การเปรียบเทียบผลของสารชีวภาพแบคทีเรียและกรดจิบเบอเรลลิกต่อการเจริญเติบโตของสตีเวียและการผลิตสตีวิออลไกลโคไซด์โดยการควบคุมยีนเข้ารหัส

เกษตรกรรมเป็นทรัพยากรที่สำคัญที่สุดในตลาดโลก และระบบนิเวศน์ต้องเผชิญกับความท้าทายมากมาย การบริโภคปุ๋ยเคมีทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้นและมีบทบาทสำคัญในผลผลิตพืชผล1 อย่างไรก็ตาม พืชที่ปลูกด้วยวิธีนี้ไม่มีเวลาเพียงพอในการเจริญเติบโตและเติบโตอย่างเหมาะสม จึงไม่ได้รับคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของพืช2 นอกจากนี้ สารพิษที่เป็นอันตรายมากสามารถสะสมอยู่ในร่างกายมนุษย์และดิน3 ดังนั้น จึงมีความจำเป็นต้องพัฒนาวิธีแก้ปัญหาที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนเพื่อลดความต้องการปุ๋ยเคมี จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์สามารถเป็นแหล่งสำคัญของสารประกอบธรรมชาติที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ4
ชุมชนเอ็นโดไฟต์ในใบจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดพันธุ์พืชหรือจีโนไทป์ ระยะการเจริญเติบโตของพืช และสัณฐานวิทยาของพืช 13 การศึกษาหลายชิ้นรายงานว่า Azospirillum, Bacillus, Azotobacter, Pseudomonas และ Enterobacter มีศักยภาพที่จะส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช. 14 นอกจากนี้ เชื้อ Bacillus และ Azospirillum ยังเป็นสกุล PGPB ที่ได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นที่สุดในแง่ของการปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช 15 การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใส่เชื้อ Azospirillum brasiliensis และ Bradyrhizobium ร่วมกันในพืชตระกูลถั่วสามารถเพิ่มผลผลิตของข้าวโพด ข้าวสาลี ถั่วเหลือง และถั่วแดงได้ 16, 17 การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าการใส่เชื้อ Salicornia ร่วมกับเชื้อ Bacillus licheniformis และ PGPB อื่นๆ จะช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและการดูดซึมสารอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ 18 เชื้อ Azospirillum brasiliensis Sp7 และเชื้อ Bacillus sphaericus UPMB10 ช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตของรากของกล้วยหอม ในทำนองเดียวกัน เมล็ดเฟนเนลปลูกยากเนื่องจากการเจริญเติบโตทางพืชไม่ดีและการงอกต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่มีความเครียดจากภัยแล้ง 20 การใช้ Pseudomonas fluorescens และ Trichoderma harzianum ในการบำบัดเมล็ดพืชช่วยให้ต้นกล้าเฟนเนลเจริญเติบโตได้ดีขึ้นภายใต้สภาวะที่เครียดจากภัยแล้ง21 สำหรับสตีเวีย ได้มีการศึกษาวิจัยเพื่อประเมินผลกระทบของเชื้อราไมคอร์ไรซาและไรโซแบคทีเรียที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช (PGPR) ต่อความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการเจริญเติบโต สะสมเมตาบอไลต์รอง และแสดงยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ตามที่ Rahi et al.22 ระบุ การเพาะพืชด้วย PGPR ต่างๆ จะทำให้พืชเจริญเติบโต ดัชนีการสังเคราะห์แสง และการสะสมของสตีวิโอไซด์และสตีวิโอไซด์เอได้ดีขึ้น ในทางกลับกัน การเพาะพืชด้วยไรโซเบียมและราไมคอร์ไรซาอาร์บัสคูลาร์ที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชในสตีเวียสามารถกระตุ้นความสูงของพืช ปริมาณสตีวิโอไซด์ แร่ธาตุ และเม็ดสี23 Oviedo-Pereira et al.24 รายงานว่าเอนโดไฟต์ซึ่งเป็นสารระคายเคืองอย่าง Enterobacter hormaechei H2A3 และ H5A2 จะเพิ่มปริมาณ SG กระตุ้นความหนาแน่นของไตรโคมในใบ และกระตุ้นการสะสมของเมตาบอไลต์เฉพาะในไตรโคม แต่ไม่ได้กระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช
GA3 เป็นโปรตีนคล้ายจิบเบอเรลลินที่มีความสำคัญและมีฤทธิ์ทางชีวภาพมากที่สุดชนิดหนึ่ง31 การบำบัดสตีเวียด้วย GA3 จากภายนอกสามารถเพิ่มการยืดตัวของลำต้นและการออกดอกได้32 ในทางกลับกัน การศึกษาบางกรณีได้รายงานว่า GA3 เป็นตัวเหนี่ยวนำที่กระตุ้นให้พืชผลิตสารเมตาบอไลต์รอง เช่น สารต้านอนุมูลอิสระและเม็ดสี และยังเป็นกลไกการป้องกันอีกด้วย33
ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการของการแยกสายพันธุ์ที่สัมพันธ์กับสายพันธุ์ประเภทอื่น หมายเลขเข้าถึง GenBank ระบุไว้ในวงเล็บ
กิจกรรมของอะไมเลส เซลลูเลส และโปรตีเอสแสดงเป็นแถบใสรอบโคโลนี ในขณะที่ตะกอนสีขาวรอบโคโลนีแสดงถึงกิจกรรมของไลเปส ตามที่แสดงในตารางที่ 2 B. paramycoides SrAM4 สามารถผลิตไฮโดรเลสได้ทั้งหมด ในขณะที่ B. paralicheniformis SrMA3 สามารถผลิตเอนไซม์ได้ทั้งหมด ยกเว้นเซลลูเลส และ B. licheniformis SrAM2 ผลิตเฉพาะเซลลูเลสเท่านั้น
สกุลจุลินทรีย์ที่สำคัญหลายชนิดมีความเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เมตาบอไลต์รองที่เพิ่มขึ้นในพืชสมุนไพรและพืชที่มีกลิ่นหอม74 สารต้านอนุมูลอิสระทั้งแบบเอนไซม์และไม่ใช่เอนไซม์ทั้งหมดเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญใน S. rebaudiana Shou-2 เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม Chamam et al. ยังรายงานผลในเชิงบวกของ PGPB ต่อ TPC ในข้าวอีกด้วย75 นอกจากนี้ ผลลัพธ์ของเรายังสอดคล้องกับผลลัพธ์ของ TPC, TFC และ DPPH ใน S. rebaudiana ซึ่งมาจากการทำงานร่วมกันของ Piriformospora indica และ Azotobacter chroococcum76 TPC และ TFC77 มีค่าสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญในต้นโหระพาที่ได้รับการบำบัดด้วยจุลินทรีย์เมื่อเทียบกับพืชที่ไม่ได้รับการรักษา ยิ่งไปกว่านั้น การเพิ่มขึ้นของสารต้านอนุมูลอิสระอาจเกิดขึ้นได้จากสองสาเหตุ: เอนไซม์ไฮโดรไลติกกระตุ้นกลไกการป้องกันของพืชที่เหนี่ยวนำในลักษณะเดียวกับจุลินทรีย์ก่อโรคจนกว่าพืชจะปรับตัวเข้ากับการตั้งรกรากของแบคทีเรีย78 ประการที่สอง PGPB อาจทำหน้าที่เป็นตัวริเริ่มการเหนี่ยวนำสารประกอบชีวภาพที่เกิดขึ้นผ่านทางเส้นทางชิกิมาเตในพืชชั้นสูงและจุลินทรีย์ 79
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์เชิงเสริมฤทธิ์กันระหว่างจำนวนใบ การแสดงออกของยีน และการผลิต SG เมื่อมีการเพาะเชื้อหลายสายพันธุ์ร่วมกัน ในทางกลับกัน การปลูกเชื้อสองครั้งนั้นดีกว่าการปลูกเชื้อครั้งเดียวในแง่ของการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช
เอนไซม์ไฮโดรไลติกตรวจพบหลังจากเพาะแบคทีเรียในอาหารวุ้นที่มีสารตั้งต้นตัวบ่งชี้และฟักที่อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2–5 วัน หลังจากเพาะแบคทีเรียในอาหารวุ้นแป้งแล้ว ตรวจพบกิจกรรมของอะไมเลสโดยใช้สารละลายไอโอดีน 100 ตรวจพบกิจกรรมของเซลลูเลสโดยใช้รีเอเจนต์คองโกแดงในน้ำ 0.2% ตามวิธีของ Kianngam et al. 101 ตรวจพบกิจกรรมของโปรตีเอสผ่านโซนใสรอบโคโลนีที่เพาะในอาหารวุ้นนมพร่องมันเนยตามที่ Cui et al. 102 อธิบายไว้ ในทางกลับกัน ตรวจพบไลเปส 100 หลังจากเพาะในอาหารวุ้นทวีน