การเปรียบเทียบผลของสารชีวภาพแบคทีเรียและกรดจิบเบอเรลลิกต่อการเจริญเติบโตของสตีเวียและการผลิตสตีวิออลไกลโคไซด์โดยการควบคุมยีนที่เข้ารหัส

เกษตรกรรมเป็นทรัพยากรที่สำคัญที่สุดในตลาดโลก และระบบนิเวศกำลังเผชิญกับความท้าทายมากมาย ปริมาณการใช้ปุ๋ยเคมีทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้นและมีบทบาทสำคัญต่อผลผลิตพืชผล[1] อย่างไรก็ตาม พืชที่ปลูกด้วยวิธีนี้ไม่มีเวลาเพียงพอในการเจริญเติบโตและเจริญเติบโตเต็มที่อย่างเหมาะสม จึงไม่ได้รับคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม[2] นอกจากนี้ สารพิษที่เป็นอันตรายอาจสะสมในร่างกายและดิน[3] ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนเพื่อลดความต้องการใช้ปุ๋ยเคมี จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์สามารถเป็นแหล่งสำคัญของสารประกอบธรรมชาติที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ[4]
ชุมชนเอนโดไฟต์ในใบจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดหรือจีโนไทป์ของพืชเจ้าบ้าน ระยะการเจริญเติบโตของพืช และสัณฐานวิทยาของพืช 13 การศึกษาหลายชิ้นรายงานว่า Azospirillum, Bacillus, Azotobacter, Pseudomonas และ Enterobacter มีศักยภาพที่จะส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช. 14 นอกจากนี้ เชื้อ Bacillus และ Azospirillum ยังเป็นเชื้อ PGPB ที่ได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นที่สุดในแง่ของการปรับปรุงการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช 15 การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใส่เชื้อ Azospirillum brasiliensis และ Bradyrhizobium ร่วมกันในพืชตระกูลถั่วสามารถเพิ่มผลผลิตของข้าวโพด ข้าวสาลี ถั่วเหลือง และถั่วแดงได้ 16, 17 การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใส่เชื้อ Salicornia ร่วมกับเชื้อ Bacillus licheniformis และ PGPB อื่นๆ ร่วมกันช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตและการดูดซึมสารอาหารของพืช 18 เชื้อ Azospirillum brasiliensis Sp7 และเชื้อ Bacillus sphaericus UPMB10 ช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตของรากกล้วยหอมหวาน ในทำนองเดียวกัน เมล็ดยี่หร่าปลูกยากเนื่องจากการเจริญเติบโตทางใบไม่ดีและการงอกต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่ขาดความแห้งแล้ง20 การปรับปรุงเมล็ดพันธุ์ด้วย Pseudomonas fluorescens และ Trichoderma harzianum ช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตในระยะแรกของต้นกล้าเฟนเนลภายใต้สภาวะที่เครียดจากภัยแล้ง21 สำหรับหญ้าหวาน มีการศึกษาเพื่อประเมินผลของเชื้อราไมคอร์ไรซาและไรโซแบคทีเรียที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช (PGPR) ต่อความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการเจริญเติบโต สะสมสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิ และการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ตามที่ Rahi et al.22 ระบุว่าการเพาะเชื้อพืชด้วย PGPR ที่แตกต่างกันจะช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโต ดัชนีการสังเคราะห์แสง และการสะสมของสตีวิโอไซด์และสตีวิโอไซด์ เอ ในทางกลับกัน การเพาะเชื้อสตีเวียด้วยไรโซเบียมที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและราไมคอร์ไรซาอาร์บัสคูลาร์ช่วยกระตุ้นความสูงของพืช ปริมาณสตีวิโอไซด์ แร่ธาตุ และรงควัตถุ23 Oviedo-Pereira et al.24 รายงานว่าเอนโดไฟต์ที่ระคายเคือง Enterobacter hormaechei H2A3 และ H5A2 เพิ่มปริมาณ SG กระตุ้นความหนาแน่นของไตรโคมในใบ และส่งเสริมการสะสมของเมตาบอไลต์เฉพาะในไตรโคม แต่ไม่ได้ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช
GA3 เป็นหนึ่งในโปรตีนคล้ายจิบเบอเรลลินที่สำคัญที่สุดและมีฤทธิ์ทางชีวภาพมากที่สุด31 การบำบัดสตีเวียด้วย GA3 จากภายนอกสามารถเพิ่มการยืดตัวของลำต้นและการออกดอกได้32 ในทางกลับกัน มีงานวิจัยบางชิ้นรายงานว่า GA3 เป็นตัวเหนี่ยวนำที่กระตุ้นให้พืชผลิตสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิ เช่น สารต้านอนุมูลอิสระและรงควัตถุ และยังเป็นกลไกการป้องกันตนเอง33 อีกด้วย
ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการของเชื้อแยกที่สัมพันธ์กับสายพันธุ์อื่น ๆ หมายเลขเข้าถึง GenBank อยู่ในวงเล็บ
กิจกรรมของอะไมเลส เซลลูเลส และโปรตีเอสแสดงเป็นแถบใสรอบโคโลนี ขณะที่ตะกอนสีขาวรอบโคโลนีแสดงถึงกิจกรรมของไลเปส ดังแสดงในตารางที่ 2 แบคทีเรีย B. paramycoides SrAM4 สามารถผลิตไฮโดรเลสได้ทุกชนิด ขณะที่ B. paralicheniformis SrMA3 สามารถผลิตเอนไซม์ได้ทุกชนิดยกเว้นเซลลูเลส และ B. licheniformis SrAM2 ผลิตได้เฉพาะเซลลูเลสเท่านั้น
จุลินทรีย์ที่สำคัญหลายชนิดมีความเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เมตาบอไลต์ทุติยภูมิที่เพิ่มขึ้นในพืชสมุนไพรและพืชหอม74 สารต้านอนุมูลอิสระทั้งแบบเอนไซม์และแบบไม่ใช้เอนไซม์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญใน S. rebaudiana Shou-2 เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม Chamam และคณะ75 ยังได้รายงานผลเชิงบวกของ PGPB ต่อ TPC ในข้าวอีกด้วย นอกจากนี้ ผลการศึกษาของเรายังสอดคล้องกับผลของ TPC, TFC และ DPPH ใน S. rebaudiana ซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของ Piriformospora indica และ Azotobacter chroococcum76 โดย TPC และ TFC77 มีค่าสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญในต้นโหระพาที่ได้รับจุลินทรีย์เมื่อเปรียบเทียบกับต้นที่ไม่ได้รับจุลินทรีย์ นอกจากนี้ การเพิ่มขึ้นของสารต้านอนุมูลอิสระอาจเกิดขึ้นได้จากสองสาเหตุ คือ เอนไซม์ไฮโดรไลติกกระตุ้นกลไกการป้องกันของพืชที่ถูกเหนี่ยวนำในลักษณะเดียวกับจุลินทรีย์ก่อโรค จนกว่าพืชจะปรับตัวเข้ากับการล่าอาณานิคมของแบคทีเรีย78 ประการที่สอง PGPB อาจทำหน้าที่เป็นตัวเริ่มต้นการเหนี่ยวนำของสารประกอบชีวภาพที่เกิดขึ้นผ่านทางเส้นทางชิคิเมตในพืชชั้นสูงและจุลินทรีย์ 79
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์เชิงเสริมฤทธิ์กันระหว่างจำนวนใบ การแสดงออกของยีน และการผลิต SG เมื่อมีการเพาะเชื้อหลายสายพันธุ์ร่วมกัน ในทางกลับกัน การเพาะเชื้อสองครั้งมีประสิทธิภาพดีกว่าการเพาะเชื้อเพียงครั้งเดียวในแง่ของการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช
ตรวจพบเอนไซม์ไฮโดรไลติกหลังจากเพาะเชื้อแบคทีเรียบนอาหารวุ้นที่มีสารตั้งต้นเป็นตัวบ่งชี้ และบ่มที่อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 2-5 วัน หลังจากเพาะเชื้อแบคทีเรียบนอาหารวุ้นแป้ง ตรวจวัดกิจกรรมอะไมเลสโดยใช้สารละลายไอโอดีน 100 ตรวจวัดกิจกรรมเซลลูเลสโดยใช้รีเอเจนต์สีแดงคองโกความเข้มข้น 0.2% ตามวิธีของ Kianngam และคณะ 101 ตรวจพบกิจกรรมโปรตีเอสผ่านบริเวณใสรอบโคโลนีที่เพาะบนอาหารวุ้นนมพร่องมันเนย ตามที่ Cui และคณะ 102 อธิบายไว้ ในทางกลับกัน ตรวจพบไลเปส 100 หลังจากเพาะบนอาหารวุ้นทวีน