ITPI20070067A1 - METHOD FOR BIOFERTILIZATION AND BIOPROTECTION OF PLANT BULBS, IN PARTICULAR FOR APPLICATIONS OF PROPAGATION IN VITRO, PROTECTED CROPS, SEEDS, AND BACTERIAL FORMULA FOR IMPLEMENTING THIS METHOD. - Google Patents
METHOD FOR BIOFERTILIZATION AND BIOPROTECTION OF PLANT BULBS, IN PARTICULAR FOR APPLICATIONS OF PROPAGATION IN VITRO, PROTECTED CROPS, SEEDS, AND BACTERIAL FORMULA FOR IMPLEMENTING THIS METHOD. Download PDFInfo
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- Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
Description
Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo "METODO PER LA BIOFERTILIZZAZIONE E BIOPROTEZIONE DI PLANTULE, IN PARTICOLARE PER APPLICAZIONI DI PROPAGAZIONE IN VITRO, COLTURE PROTETTE, SEMENZAI, E FORMULATO BATTERICO PER ATTUARE TALE METODO" Description of the industrial invention entitled "METHOD FOR THE BIOFERTILIZATION AND BIOPROTECTION OF PLANTULES, IN PARTICULAR FOR APPLICATIONS OF IN VITRO PROPAGATION, PROTECTED CROPS, SEEDS, AND BACTERIAL FORMULATION TO IMPLEMENT THIS METHOD"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Ambito dell'invenzione Scope of the invention
La presente invenzione concerne un processo per la biofertilizzazione e bioprotezione di materiale vegetale, in particolare per applicazioni di propagazione: The present invention relates to a process for the biofertilization and bioprotection of plant material, in particular for propagation applications:
- in vitro compresa la successiva fase di acclimatazione ( post vitro); - in vitro including the subsequent acclimatization phase (post vitro);
- in semenzai; - in seedbeds;
- in colture protette; - in protected crops;
- in colture idroponiche; - in hydroponic crops;
- con tecniche vivaistiche in genere - with nursery techniques in general
L'invenzione riguarda inoltre un formulato batterico, in particolare, a base di Azospirillum brasilense, per tali applicazioni. The invention also relates to a bacterial formulation, in particular, based on Azospirillum brasilense, for such applications.
Descrizione della tecnica nota Description of the prior art
Numerosi sono i microrganismi benefici per le piante che sono noti in quanto promotori della crescita (PGPR, Plant Growth Promot ing Rhizobacteria ) e/o agenti di biocontrollo (BCA, Biological Control Agents) . There are numerous beneficial microorganisms for plants that are known as growth promoters (PGPR, Plant Growth Promot ing Rhizobacteria) and / or biocontrol agents (BCA, Biological Control Agents).
L'effetto di promozione della crescita da parte dei PGPR si manifesta principalmente attraverso il rilascio di metaboliti e processi di fissazione dell'azoto da parte dei microrganismi. Il biocontrollo si verifica invece mediante una azione indiretta dei BCA che interagiscono con i patogeni del suolo grazie a meccanismi diversi quali antibiosi, competizione e parassitismo. The growth promoting effect of PGPR is mainly manifested through the release of metabolites and nitrogen fixation processes by microorganisms. Biocontrol, on the other hand, occurs through an indirect action of BCAs that interact with soil pathogens thanks to different mechanisms such as antibiosis, competition and parasitism.
Promozione della crescita e biocontrollo talvolta possono essere dovuti allo stesso microrganismo che influenza positivamente lo sviluppo della pianta attraverso meccanismi diversi, quali l'incremento della disponibilità e dell'assimilazione dei nutrienti minerali, il rilascio di stimolatori della crescita e la soppressione di microrganismi patogeni nelle piante. Questo si traduce in piante più resistenti e rigogliose. Inoltre, le specie PGPR sono in grado di metabolizzare numerose e variabili fonti di carbonio, di moltiplicarsi velocemente e soprattutto mostrano una maggiore competenza rispetto ai microrganismi deleteri nel colonizzare la rizosfera radicale. Growth promotion and biocontrol can sometimes be due to the same microorganism that positively influences the development of the plant through different mechanisms, such as increasing the availability and assimilation of mineral nutrients, the release of growth stimulators and the suppression of pathogenic microorganisms in plant. This results in more resistant and lush plants. Furthermore, PGPR species are able to metabolize numerous and variable sources of carbon, to multiply quickly and above all they show a greater competence than deleterious microorganisms in colonizing the radical rhizosphere.
Negli ultimi 30 anni sono stati fatti molti progressi per l'impiego dei PGPR, soprattutto con piante come il riso e il cotone, e sono state sviluppate diverse strategie basate sulla introduzione di singoli agenti o consorzi microbici. Nonostante le potenzialità, non sempre si sono avuti risultati significativi in campo. Le cause sono da ricondurre soprattutto alla forte influenza dei fattori ambientali e alla breve sopravvivenza dei microrganismi. Much progress has been made in the use of PGPRs over the past 30 years, especially with plants such as rice and cotton, and several strategies have been developed based on the introduction of single microbial agents or consortia. Despite the potential, there have not always been significant results on the pitch. The causes are mainly due to the strong influence of environmental factors and the short survival of microorganisms.
La radice è l'organo della pianta dove più intima è l'interazione pianta-microrganismi, sia in termini di relazione benefica (nodulazione, fitostimolazione, fitoprotezione) che come preludio a fenomeni negativi, quali ad esempio i marciumi. Gli essudati radicali prodotti dalle piante sono fonte di nutrimento e sostengono un'attiva crescita microbica. In questo ambito, è poi particolarmente vivace lo scambio di molecole segnale che agiscono come modulatori dell'interazione pianta-microrganismi e contribuiscono a rendere peculiare l'ambiente nell'intorno della radice, sia che la coltivazione avvenga su terreno che su mezzi artificiali. The root is the organ of the plant where the plant-microorganism interaction is most intimate, both in terms of beneficial relationship (nodulation, phytostimulation, phytoprotection) and as a prelude to negative phenomena, such as rot. The root exudates produced by plants are a source of nourishment and support active microbial growth. In this context, the exchange of signal molecules is particularly lively, which act as modulators of the plant-microorganism interaction and contribute to making the environment around the root peculiar, whether the cultivation takes place on soil or on artificial means.
Rizobatteri benefici sono stati riscontrati in molti generi microbici. Tra i più comuni si possono ricordare Agrobacterium, Azotobacter , Bacillus, Erwinia, Pseudomonas, Rhizobium, Bradyrhizobium, Streptomyces, Actinomyces, e Azospìrìllum . Beneficial rhizobacteria have been found in many microbial genera. Among the most common we can mention Agrobacterium, Azotobacter, Bacillus, Erwinia, Pseudomonas, Rhizobium, Bradyrhizobium, Streptomyces, Actinomyces, and Azospìrìllum.
In particolare, sono noti gli effetti dei batteri appartenenti al genere Azospìrìllum. Si tratta di batteri gram-negativi che vivono nella rizosfera di numerose piante influenzandone positivamente la crescita, e soprattutto l'apparato radicale, attraverso la produzione di sostanze simili agli ormoni delle piante (citochinine, auxine e gibberelline) e processi quali la fissazione dell'azoto atmosferico, rendendolo in questo modo assimilabile dalla pianta. Sono state eseguite diverse prove sperimentali con un'ampia gamma di colture economicamente importanti— come grano e orzo con incrementi di produzione del 26%. Ceppi di Azospìrìllum, applicati su colture di mais, hanno consentito la riduzione del 35-40% del fertilizzante adottato normalmente. In particular, the effects of bacteria belonging to the genus Azospìrìllum are known. These are gram-negative bacteria that live in the rhizosphere of numerous plants, positively influencing their growth, and above all the root system, through the production of substances similar to plant hormones (cytokinins, auxins and gibberellins) and processes such as the fixation of atmospheric nitrogen, thus making it assimilable by the plant. Several experimental trials were carried out with a wide range of economically important crops - such as wheat and barley with production increases of 26%. Strains of Azospìrìllum, applied on maize crops, allowed the reduction of 35-40% of the fertilizer normally adopted.
I suddetti esperimenti hanno dato risultati limitatamente positivi per il fatto che il batterio è sottoposto a stress biotici ed abiotici frequentemente presenti nelle coltivazioni di pieno campo; la sua persistenza nel terreno risulta quindi limitata nel tempo, in particolare le cellule batteriche possono entrare in stato VBNC ( Viable But Not Culturable) e ciò si traduce in un drastico abbattimento dei loro effetti benefici. The above experiments gave limited positive results due to the fact that the bacterium is subjected to biotic and abiotic stresses frequently present in open field crops; its persistence in the soil is therefore limited in time, in particular bacterial cells can enter the VBNC state (Viable But Not Culturable) and this results in a drastic reduction of their beneficial effects.
Pertanto l'elevato costo di gestione e l'elevata quantità necessaria ne rende antieconomico l'uso in agricoltura. Therefore the high operating cost and the high quantity required make it uneconomical to use in agriculture.
La micropropagazione è una tecnica di moltiplicazione delle piante ed è molto vantaggiosa in quanto permette di produrre in piccolissimi spazi un numero elevato di piante che essendo tra loro geneticamente uniformi presentano tutte quelle caratteristiche genotipiche e fenotipiche di miglioramento che siano state eventualmente introdotte quali la resistenza a malattie, consentendo di contribuire in modo sensibile al miglioramento delle specie. Micropropagation is a plant multiplication technique and is very advantageous as it allows to produce a large number of plants in very small spaces which, being genetically uniform with each other, have all those genotypic and phenotypic characteristics of improvement that have possibly been introduced such as resistance to diseases, making it possible to make a significant contribution to the improvement of the species.
Le piantine ottenute con micropropagazione hanno però costi maggiori ed una mortalità elevata in post trapianto; in particolare, lo shock da trapianto può causare un arresto della crescita con perdita dei vantaggi raggiunti. Un aspetto molto delicato delle piante micropropagate è infatti quello del loro adattamento alle condizioni ambientali esterne ( post vitro). Questa fase, definita di acclimatazione, comporta un adattamento ai fattori esterni, con fenomeni di stress che possono pregiudicare in modo grave la sopravvivenza delle piante. Le principali cause di stress sono riconducibili generalmente alla rottura delle radici durante le operazioni di trapianto in torba, a eccessive perdite d'acqua dai tessuti, a colpi di calore e in particolare alla presenza di microrganismi patogeni. Le condizioni di coltura in vitro sono normalmente esenti da microrganismi grazie all'uso di procedure di sterilizzazione del materiale vegetale di partenza, di attrezzature, mezzi e substrati utilizzati. However, the seedlings obtained with micropropagation have higher costs and a high mortality in post transplantation; in particular, transplant shock can cause stunting with loss of the benefits achieved. A very delicate aspect of micropropagated plants is in fact that of their adaptation to external environmental conditions (post vitro). This phase, defined as acclimatization, involves an adaptation to external factors, with stress phenomena that can seriously affect the survival of plants. The main causes of stress are generally attributable to the breaking of the roots during transplanting operations in peat, to excessive losses of water from the tissues, to heat strokes and in particular to the presence of pathogenic microorganisms. The in vitro culture conditions are normally free from microorganisms thanks to the use of sterilization procedures of the starting plant material, equipment, media and substrates used.
Nella successiva fase di post trapianto su substrato organico ( post vitro) viene poi fatto uso massiccio di fitochimici di sintesi volti a scongiurare la presenza di fitopatogeni. È tuttavia desiderabile ridurre l'impiego di prodotti chimici nella produzione e difesa delle colture propagate in vitro ed incrementare l'efficienza della micropropagazione. In the subsequent phase of post transplantation on an organic substrate (post vitro), massive use is then made of synthetic phytochemicals aimed at avoiding the presence of phytopathogens. However, it is desirable to reduce the use of chemicals in the production and defense of in vitro propagated cultures and to increase the efficiency of micropropagation.
Sintesi dell'invenzione Summary of the invention
È quindi scopo della presente invenzione fornire un processo per la produzione di materiale vegetale micropropagato e per il successivo adattamento alle condizioni colturali in vivo che utilizzi microrganismi capaci di esercitare contemporaneamente attività stimolanti e di biocontrollo, tali da favorire una migliore condizione delle piante propagate in vitro e successivamente un loro migliore adattamento alle condizioni colturali in vivo . It is therefore an aim of the present invention to provide a process for the production of micro-propagated plant material and for the subsequent adaptation to the in vivo cultivation conditions that uses microorganisms capable of simultaneously exercising stimulating and biocontrol activities, such as to favor a better condition of the plants propagated in vitro. and subsequently their better adaptation to in vivo culture conditions.
È un altro scopo della presente invenzione fornire un metodo per ottenere piante micropropagate più vigorose e maggiormente protette dall'attacco di patogeni nelle fasi successive di crescita, ottenendo, in particolare, incrementi significativi della biomassa. It is another object of the present invention to provide a method for obtaining more vigorous micropropagated plants and more protected from attack by pathogens in the subsequent stages of growth, obtaining, in particular, significant increases in biomass.
È un altro scopo dell'invenzione fornire un formulato batterico efficace sulla stimolazione e bioprotezione da patogeni di piante propagate in vitro che sia di facile applicazione durante le fasi di coltura in vitro e acclimatazione post vitro . It is another object of the invention to provide a bacterial formulation effective on the stimulation and bioprotection of in vitro propagated plant pathogens which is easy to apply during the in vitro culture and post vitro acclimatization phases.
In particolare, detto formulato batterico deve essere capace di: In particular, said bacterial formulation must be capable of:
- incrementare il processo della rizogenesi (PGPR) nelle tecniche vivaistiche di propagazione; - increase the process of rhizogenesis (PGPR) in nursery propagation techniques;
- proteggere il materiale vegetale (BCA) dall'attacco di microrganismi patogeni riducendo così l'incidenza di malattie; - protect the plant material (BCA) from the attack of pathogenic microorganisms thus reducing the incidence of diseases;
- migliorare la tecnica di propagazione in vitro rendendola applicabile anche a specie vegetali che per motivi ancora non ben definiti (presenza di endofiti, fattori genetici intrinseci, presenza di virus, viroidi e fitoplasmi) risultano essere recalcitranti al vitro; - improve the in vitro propagation technique making it applicable also to plant species which for reasons not yet well defined (presence of endophytes, intrinsic genetic factors, presence of viruses, viroids and phytoplasmas) are recalcitrant to vitro;
- bio-sopprimere la germinazione di specie infestanti di materiale vegetale in vivo su substrato organico; - bio-suppressing the germination of weed species of plant material in vivo on organic substrate;
- migliorare il vigore vegetativo. - improve the vegetative vigor.
Questi ed altri scopi sono raggiunti dal metodo per la biofertilizzazione e bioprotezione di materiale vegetale, in particolare per applicazioni di propagazione in vitro, colture protette, semenzai, colture idroponiche, e tutte le tecniche vivaistiche di propagazione in genere la cui caratteristica è di comprendere almeno una fase di contatto di una porzione di materiale vegetale atta alla propagazione vegetativa e/o per seme con un formulato batterico contenente Azospirillum brasilense Sp245. These and other purposes are achieved by the method for the biofertilization and bioprotection of plant material, in particular for in vitro propagation applications, protected crops, seedbeds, hydroponic crops, and all nursery propagation techniques in general whose characteristic is to include at least a contact phase of a portion of plant material suitable for vegetative and / or seed propagation with a bacterial formulation containing Azospirillum brasilense Sp245.
Secondo un altro aspetto dell'invenzione, un formulato batterico per la biofertilizzazione e bioprotezione di materiale vegetale comprende: According to another aspect of the invention, a bacterial formulation for the biofertilization and bioprotection of plant material comprises:
- una coltura di un ceppo batterico con proprietà di biofertilizzazione, bioprotezione e di biosoppressione di specie vegetali infestanti; - un liquido, in particolare acqua sterile e/o soluzione minerale isotonica; - a culture of a bacterial strain with biofertilization, bioprotection and bio-suppression properties of pest plant species; - a liquid, in particular sterile water and / or isotonic mineral solution;
- un addensante scelto tra agarosio e simili, cellulosa ed altre fibre naturali, pectine, polisaccaridi gelificanti, gelogenici in genere. - a thickener selected from agarose and the like, cellulose and other natural fibers, pectins, gelling polysaccharides, gelogenic in general.
Detto liquido, detto addensante, detta coltura sono miscelati in modo da formare detto formulato nel quale o con il quale possono essere messi in contatto semi e/o porzioni di piante, in particolare per applicazioni di micropropagazione, colture protette, colture idroponiche, semenzai e tecniche vivaistiche in genere. Said liquid, said thickener, said culture are mixed in such a way as to form said formulation in which or with which seeds and / or portions of plants can be put in contact, in particular for applications of micropropagation, protected crops, hydroponic crops, seedbeds and nursery techniques in general.
Un aspetto vantaggioso è che detto formulato batterico può prevedere l'aggiunta di un composto per stimolare la crescita batterica e la loro efficacia. Questo composto è rappresentato preferibilmente da fattori di crescita microbica come ac. malico, triptofano,ecc . An advantageous aspect is that said bacterial formulation can include the addition of a compound to stimulate bacterial growth and their effectiveness. This compound is preferably represented by microbial growth factors such as ac. malic, tryptophan, etc.
Preferibilmente, detta coltura di ceppo batterico con proprietà di biofertilizzazione e di bioprotezione è scelta tra: Preferably, said bacterial strain culture with biofertilization and bioprotection properties is chosen from:
- Azospirillum brasilense, Bacillus subtilis , Pseudomonas fluorescens, Streptomyces spp . , Azotobacter spp. , Bacillus spp. , Pseudomonas spp. Rhizobium spp. , Bradyrhizobium spp. , Paenibacillus spp. , Stenotrophomonas spp. Streptomyces spp. , Actinomyces spp. et c. - Azospirillum brasilense, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens, Streptomyces spp. , Azotobacter spp. , Bacillus spp. , Pseudomonas spp. Rhizobium spp. , Bradyrhizobium spp. , Paenibacillus spp. , Stenotrophomonas spp. Streptomyces spp. , Actinomyces spp. et c.
Vantaggiosamente, la propagazione in vitro comprende le fasi di prelievo e sterilizzazione dell'espianto, impianto in vitro, proliferazione, allungamento, radicazione, acclimatazione, detta fase di bagnatura con detto formulato batterico essendo effettuata in almeno una di dette fasi (impianto, proliferazione, allungamento, radicazione, acclimatazione). Advantageously, in vitro propagation includes the phases of removal and sterilization of the explant, in vitro implantation, proliferation, elongation, rooting, acclimatization, said wetting phase with said bacterial formulation being carried out in at least one of said phases (implantation, proliferation, elongation, rooting, acclimatization).
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Ulteriori caratteristiche e i vantaggi del metodo secondo l'invenzione risulteranno più chiari con la descrizione che segue di un esempio applicativo fatto a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui: Further characteristics and advantages of the method according to the invention will become clearer with the following description of an application example given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:
- la Figura 1 mostra schematicamente il prelievo dell'espianto dalla pianta madre e tutte le fasi della tecnica di propagazione in vitro previste dal metodo, sottoposte, secondo l'invenzione, al metodo per la biofertilizzazione e bioprotezione di materiale vegetale. Figure 1 schematically shows the removal of the explant from the mother plant and all the steps of the in vitro propagation technique envisaged by the method, subjected, according to the invention, to the method for biofertilization and bioprotection of plant material.
- la Figura 2 mostra schematicamente la fase di inoculazione della porzione di pianta, la suddetta fase di inoculazione essendo effettuata in almeno una delle fasi riportate in Figura 1, Figure 2 schematically shows the inoculation phase of the plant portion, the aforementioned inoculation phase being carried out in at least one of the phases shown in Figure 1,
- la Figura 3 mostra schematicamente la fase di ulteriore inoculazione cui viene sottoposta la pianta radicata di Figura 1 prima di essere trapiantata in vivo su substrato organico (in vaso, e/o contenitori alveolari), - Figure 3 schematically shows the further inoculation phase to which the rooted plant of Figure 1 is subjected before being transplanted in vivo on organic substrate (in pots, and / or alveolar containers),
- le Figure dalla 4 alla 7 mettono schematicamente a confronto i risultati ottenuti in termini di numero, lunghezza e peso delle radici, numero e lunghezza dei germogli, numero di nodi per porzioni di piante sottoposte al metodo, secondo l'invenzione, e porzioni di piante non sottoposte al metodo, - Figures 4 to 7 schematically compare the results obtained in terms of number, length and weight of roots, number and length of shoots, number of nodes for portions of plants subjected to the method, according to the invention, and portions of plants not subjected to the method,
- la Figura 8 mostra la percentuale di apici in attiva crescita nelle piantine inoculate e in quelle di controllo; - Figure 8 shows the percentage of actively growing apexes in the inoculated and control plants;
- la Figura 9A mostra schematicamente come in ambiente esterno, le piante del controllo non inoculato mostrano un maggior numero di specie vegetali infestanti (in particolare alla specie Conyza canadiensis ) rispetto alle piante inoculate con A. brasilense Sp245 , - Figure 9A schematically shows how in an external environment, the plants of the uninoculated control show a greater number of weed plant species (in particular the Conyza canadiensis species) compared to the plants inoculated with A. brasilense Sp245,
- la Figura 9B mostra come le infestanti sviluppatesi nei vasi delle piante inoculate risultano avere una biomassa ridotta rispetto a quelle cresciute nei vasi di controllo non inoculati. - Figure 9B shows how the weeds developed in the pots of the inoculated plants have a reduced biomass compared to those grown in the uninoculated control pots.
ESEMPI EXAMPLES
Materiali e metodi Materials and methods
Ceppo batterico e coltivazione Bacterial strain and cultivation
Cellule di A. brasilense Sp245 tipo "wild" (Baldani et al . , 1986) sono state coltivate a 30°C in un liquido di crescita microbica. Le cellule sono state raccolte mediante centrifugazione (10 min a 6000 rpm, a 4°C), lavate in acqua sterile, risospese in acqua deionizzata sterile fino ad ottenere una sospensione con IO<7>CFU mi<-1>da impiegare come inoculo. Cells of A. brasilense Sp245 "wild" type (Baldani et al., 1986) were cultured at 30 ° C in a microbial growth liquid. The cells were collected by centrifugation (10 min at 6000 rpm, at 4 ° C), washed in sterile water, resuspended in sterile deionized water to obtain a suspension with 10 <7> CFU ml <-1> to be used as an inoculum. .
Mi cropropagazi one I croppagazi one
Con riferimento alle Figure dalla 1 alle 3, sono state effettuate prove su materiale vegetale costituito da espianti, ossia apici vegetativi 2 e microtalee 3 prelevati da una pianta madre 1, di portinnesti clonali Mr.S 2/5 ( Prunus cerasi fera x Prunus spinosa ) , GF677 ( Prunus persica x Prunus amìgdalus) , MM106 ( Cultivar Northen Spy x MI). I primi due sono rispettivamente portinnesti del susino e del pesco, il terzo del melo. Detti espianti 2 e 3 sono stati propagati, in vitro, su substrati 5 di crescita differenziati in base al portinnesto clonale da propagare e precisamente: With reference to Figures 1 to 3, tests were carried out on plant material consisting of explants, i.e. vegetative apexes 2 and microtalee 3 taken from a mother plant 1, of clonal rootstocks Mr.S 2/5 (Prunus cerasi fera x Prunus spinosa ), GF677 (Prunus persica x Prunus amìgdalus), MM106 (Cultivar Northen Spy x MI). The first two are rootstocks of the plum and the peach tree respectively, the third of the apple tree. Said explants 2 and 3 were propagated, in vitro, on growth substrates 5 differentiated according to the clonal rootstock to be propagated and precisely:
Esempio 2 Example 2
Mr.S2/5- mezzo di proliferazione MS (Murashige e Skoog, 1962) supplementato con 1 mg/1 di Tiamina, 100 mg/1 di Mioinositolo, 30 g/1 di Saccarosio, 0.6 mg/1 di BAP, 0.2 mg/1 di Acido gibberellico (GA3), 0.06 mg/1 di Acido indolbutirrico (IBA), a pH 5.3, e 6 g/1 di Agar. Quindi, gli espianti 2 e 3 sono stati spostati in un substrato 6 di MS di allungamento in presenza di 0.2 mg/1 di BAP e 200 mg/1 di carbone vegetale prima di essere trasferiti in un substrato di radicazione 7. Mr.S2 / 5- MS proliferation medium (Murashige and Skoog, 1962) supplemented with 1 mg / 1 of Thiamine, 100 mg / 1 of Myoinositol, 30 g / 1 of Sucrose, 0.6 mg / 1 of BAP, 0.2 mg / 1 of Gibberellic Acid (GA3), 0.06 mg / 1 of Indolbutyric Acid (IBA), at pH 5.3, and 6 g / 1 of Agar. Then, explants 2 and 3 were moved to an elongation MS substrate 6 in the presence of 0.2 mg / l of BAP and 200 mg / l of charcoal before being transferred to a rooting substrate 7.
Gli espianti di clone Mr.S 2/5, al termine della fase di allungamento sono stati inoculati a livello basale 2a con A. brasilense Sp245, immergendoli nel formulato batterico 10 presente nel recipiente 11, come riportato in Figura 2, e trasferiti su un substrato 20 standard di radicazione tipo MS, contenuto all'interno di una provetta 15, o di un vaso di coltura 25, per favorire il processo di rizogenesi (Figure 4A-4C). In particolare, il substrato 20 impiegato nella fase di radicazione è MS supplementato con 0.6 mg/1 di IBA. Ciascun trattamento è stato replicato quindici volte ed i tubi di vetro 15 (20 x 160 mm), ciascuno contenente una sola plantula, sono stati disposti in una configurazione casuale ed incubati a 24±1°C con un rapporto luce/buio 16/8-h, realizzato mediante lampade bianche e fredde (60 pmol πΓ<2>s<_1>). The explants of clone Mr.S 2/5, at the end of the elongation phase, were inoculated at basal level 2a with A. brasilense Sp245, dipping them in the bacterial formulation 10 present in the vessel 11, as shown in Figure 2, and transferred to a standard MS type rooting substrate 20, contained inside a test tube 15, or a culture vessel 25, to favor the process of rhizogenesis (Figures 4A-4C). In particular, the substrate 20 used in the rooting step is MS supplemented with 0.6 mg / 1 of IBA. Each treatment was replicated fifteen times and the glass tubes 15 (20 x 160 mm), each containing a single seedling, were arranged in a random configuration and incubated at 24 ± 1 ° C with a light / dark ratio of 16/8. -h, made using cold white lamps (60 pmol πΓ <2> s <_1>).
Tab. 1 Fase di radicazione Tab. 1 Rooting phase
1 MS IBA (0.6 mg/1 )[Controllo] 1 MS IBA (0.6 mg / 1) [Control]
2 MS IBA (0.6 mg/1 ) IO<6>cellule/espianto 2 MS IBA (0.6 mg / 1) I <6> cells / explant
Esempio 3 Example 3
GF677- mezzo di proliferazione DKW (Driver & Kuniyuki, 1984) supplementato con 1 mg/1 di Tiamina, 100 mg/1 di Mioinositolo, 30 g/1 di Saccarosio, 2,0 mg/1 di BA, a pH 5.3, 5 g/1 di Agar e 4 g/1 di Carragenina. Quindi, gli espianti sono stati spostati in un substrato DKW di allungamento 6' (Fig. 1) in presenza di 0.6 mg/1 di BA prima di essere trasferiti in un substrato di radicazione 7. GF677- DKW proliferation medium (Driver & Kuniyuki, 1984) supplemented with 1 mg / 1 of Thiamine, 100 mg / 1 of Myoinositol, 30 g / 1 of Sucrose, 2.0 mg / 1 of BA, at pH 5.3, 5 g / 1 of Agar and 4 g / 1 of Carrageenan. Then, the explants were moved to a 6 'elongation DKW substrate (Fig. 1) in the presence of 0.6 mg / 1 of BA before being transferred to a rooting substrate 7.
Gli espianti di clone GF677, al termine della fase di allungamento sono stati inoculati a livello basale con A. brasilense Sp245, immergendoli nel formulato batterico 10 presente nel recipiente 11 come riportato in Figura 2, e trasferiti su un substrato 20 standard di radicazione tipo DKW per favorire il processo di rizogenesi. In particolare, il substrato 20 impiegato nella fase di radicazione è DKW supplementato con 0.8 mg/1 di IBA 5 mg/1 delle poliammidi Spermina e Spermidina. The explants of clone GF677, at the end of the elongation phase, were inoculated at the basal level with A. brasilense Sp245, immersing them in the bacterial formulation 10 present in the vessel 11 as shown in Figure 2, and transferred to a standard rooting substrate 20 type DKW to favor the process of rhizogenesis. In particular, the substrate 20 used in the rooting step is DKW supplemented with 0.8 mg / 1 of IBA 5 mg / 1 of the polyamides Spermine and Spermidina.
Tab. 2 Fase di radicazione Tab. 2 Rooting phase
1 DKW IBA (0.8 mg/1 )[Controllo] 1 DKW IBA (0.8 mg / 1) [Control]
2 DKW IBA (0.8 mg/1 ) IO<6>cellule/espianto 2 DKW IBA (0.8 mg / 1) IO <6> cells / explant
Esempio 3 Example 3
MM106- mezzo di proliferazione DKW (Driver & Kuniyuki, 1984) supplementato con 1 mg/1 di Tiamina, 100 mg/1 di Mioinositolo, 20 g/1 di Saccarosio, 10 g/1 Sorbitolo, Fluoroglucinolo 150 mg/1, 2,4 mg/1 di BA, 0,2 mg/1 di GA3, 0,06 mg/1 di IBA a pH 5.3 e 6 g/1 di Agar. Quindi, gli espianti 2 e 3 sono stati spostati in un substrato DKW di allungamento 6' in presenza di 0.2 mg/1 di BA prima di essere trasferiti in un substrato di radicazione 7 (Fig. 1). MM106- DKW proliferation medium (Driver & Kuniyuki, 1984) supplemented with 1 mg / 1 of Thiamine, 100 mg / 1 of Myoinositol, 20 g / 1 of Sucrose, 10 g / 1 Sorbitol, Fluoroglucinol 150 mg / 1, 2, 4 mg / 1 of BA, 0.2 mg / 1 of GA3, 0.06 mg / 1 of IBA at pH 5.3 and 6 g / 1 of Agar. Then, explants 2 and 3 were moved to a 6 'elongation DKW substrate in the presence of 0.2 mg / l of BA before being transferred to a rooting substrate 7 (Fig. 1).
Gli espianti di clone MM106, al termine della fase di allungamento sono stati inoculati a livello basale 2a con A. brasilense Sp245, immergendoli nel formulato batterico 10 presente nel recipiente il come riportato in Figura 2, e trasferiti su un substrato standard 20 di radicazione tipo DKW per favorire il processo di rizogenesi. In particolare, il substrato impiegato nella fase di radicazione è DKW supplementato con 0.6 mg/1 di IBA. The explants of clone MM106, at the end of the elongation phase, were inoculated at basal level 2a with A. brasilense Sp245, immersing them in the bacterial formulation 10 present in the vessel as shown in Figure 2, and transferred to a standard rooting substrate 20 type DKW to promote the process of rhizogenesis. In particular, the substrate used in the rooting phase is DKW supplemented with 0.6 mg / 1 of IBA.
Tab. 3 Fase di radicazione Tab. 3 Rooting phase
1 DKW IBA (0.6 mg/1 )[Controllo] 1 DKW IBA (0.6 mg / 1) [Control]
2 DKW IBA (0.6 mg/1 ) IO<6>cellule/espianto 2 DKW IBA (0.6 mg / 1) IO <6> cells / explant
Acclimatazione (post vitro) Acclimatization (post vitro)
Esempio 4 Example 4
Piante 101 di 20 giorni, radicate in vitro (Figura 1) sono state inoculate con A. brasilense Sp245 (IO<6>cellule/pianta), immergendoli nel formulato batterico 10 presente nel recipiente 11 (Figura 3), e trapiantate in vivo in contenitori alveolati 105 (una pianta per ciascun alveolo), o in vasi 104, riempiti con substrato organico 110 (torba TKS1 Flora Gard, 34% carbonio organico, 0.2% azoto organico, 60% materiale organico, pH 5-6). Durante la prima settimana, le plantule sono state mantenute in celle climatiche, con l'obiettivo di ridurre lentamente l'umidità relativa. Le celle sono state gradualmente aperte per permettere una più facile acclimatazione delle piante alle condizioni ambientali esterne, mantenendole ad una temperatura di 24±2°C con un rapporto luce/buio 16/8-h, fornito mediante lampade bianche e fredde (45±5 pmol πΓ<2>s<_1>). A giorni alternati i vasi sono stati irrigati a saturazione con acqua di rubinetto. Le piante non inoculate sono state considerate come controllo (C). Ciascun trattamento è stato ripetuto almeno venti volte e i contenitori sono stati disposti casualmente. Il numero di radici, la loro lunghezza, il peso fresco delle radici, il numero dei nodi, il numero, la lunghezza e il peso fresco dei germogli sono stati valutati su piante di 50 giorni (si vedano Figure). Le piante sono state quindi trasferite a dimora (18-1012 °C, 16 h luce/8h buio e periodicamente irrigate) e i valori suddetti (numero radici, eccetera) sono stati nuovamente valutati su piante di 80 giorni. Plants 101 of 20 days, rooted in vitro (Figure 1) were inoculated with A. brasilense Sp245 (10 <6> cells / plant), dipping them in the bacterial formulation 10 present in vessel 11 (Figure 3), and transplanted in vivo into cellular containers 105 (one plant for each cell), or in pots 104, filled with organic substrate 110 (peat TKS1 Flora Gard, 34% organic carbon, 0.2% organic nitrogen, 60% organic material, pH 5-6). During the first week, the seedlings were kept in climatic cells, with the aim of slowly reducing the relative humidity. The cells were gradually opened to allow easier acclimatization of the plants to the external environmental conditions, keeping them at a temperature of 24 ± 2 ° C with a light / dark ratio 16/8-h, provided by white and cold lamps (45 ± 5 pmol πΓ <2> s <_1>). On alternate days the pots were saturated with tap water. Uninoculated plants were considered as controls (C). Each treatment was repeated at least twenty times and the containers were arranged randomly. The number of roots, their length, the fresh weight of the roots, the number of nodes, the number, length and fresh weight of the shoots were evaluated on 50-day-old plants (see Figures). The plants were then transferred to the home (18-1012 ° C, 16 h light / 8 h dark and periodically irrigated) and the above values (number of roots, etc.) were again evaluated on 80-day old plants.
Bioprotezione delle piante Bioprotection of plants
Esempio 5 Example 5
L'attività di bio-controllo di A. brasilense Sp245 è stata valutata in plantule di 50 giorni di Mr.S 2/5 infette dal fungo patogeno Rhizoctonia spp. The bio-control activity of A. brasilense Sp245 was evaluated in 50-day seedlings of Mr.S 2/5 infected with the pathogenic fungus Rhizoctonia spp.
Le piante radicate in 20 giorni sono state trapiantate in substrato organico, naturalmente infetto da Rhizoctonia spp e inoculate con Azospirillum brasilense Sp245 (IO<6>cell/espianto). L'inoculo di batteri è stato ripetuto dopo 3 giorni con il medesimo quantitativo di cellule. Le piante non-inoculate sono state utilizzate come controllo. Le piante sono state coltivate come descritto nella precedente fase di acclimatazione. Trenta giorni dopo l'inoculo è stata fatta la verifica delle piante ancora vive. The plants rooted in 20 days were transplanted into an organic substrate naturally infected with Rhizoctonia spp and inoculated with Azospirillum brasilense Sp245 (IO <6> cell / explant). The inoculation of bacteria was repeated after 3 days with the same amount of cells. Non-inoculated plants were used as a control. The plants were grown as described in the previous acclimatization phase. Thirty days after inoculation, the plants still alive were checked.
Test di inibizione fungina in vitro In vitro fungal inhibition test
Esempio 6 Example 6
Il test è stato condotto nei confronti di Rhizoctonia spp, direttamente isolata da torba naturalmente infetta. Le sospensioni batteriche sono state inoculate su PDA (Potato Dextrose Agar) in capsule Petri e incubate a 28°C. Dopo 24 h di incubazione porzioni di micelio fungino sono state disposte su suddette piastre PDA. È stata eseguita una incubazione a 28°C per 7 giorni, registrando una inibizione nella crescita delle ite. Le capsule di PDA senza inoculo batterico sono state considerate come controllo. The test was conducted against Rhizoctonia spp, directly isolated from naturally infected peat. The bacterial suspensions were inoculated on PDA (Potato Dextrose Agar) in Petri dishes and incubated at 28 ° C. After 24 h of incubation portions of fungal mycelium were placed on the aforementioned PDA plates. An incubation at 28 ° C for 7 days was performed, recording an inhibition in the growth of ite. PDA capsules without bacterial inoculation were considered as controls.
Effetto di Sp245 sulla comunità fungina rizosf erica Esempio 7 Effect of Sp245 on the rhizospheric fungal community Example 7
L'analisi DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) della comunità fungina (Oros-Sichler et al . , 2005) è stata eseguita al termine dell'esperimento di acclimatazione in piante di 80 giorni su terreno rizosferico naturalmente infetto da funghi. The DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) analysis of the fungal community (Oros-Sichler et al., 2005) was performed at the end of the acclimatization experiment in 80-day-old plants on naturally fungal-infected rhizospheric soil.
RISULTATI RESULTS
Radicazione in vitro In vitro rooting
Al termine della fase di radicazione (20 giorni dopo l'inoculo), gli espianti di Mr.S 2/5 propagati sul substrato MS standard e inoculati con A. brasilense Sp245, contrassegnati nelle Figure con la sigla Sp245, hanno presentato un maggior numero di radici (Figura 4B) ed una maggiore lunghezza delle stesse (Figura 4C) rispetto alla tesi di controllo non inoculata, indicata nelle Figure con la lettera "C". In proporzione la percentuale di espianti radicati è risultata maggiore rispetto alla tesi di controllo (Figure 4A e 5). At the end of the rooting phase (20 days after inoculation), the explants of Mr.S 2/5 propagated on the standard MS substrate and inoculated with A. brasilense Sp245, marked in the Figures with the abbreviation Sp245, showed a greater number of roots (Figure 4B) and a greater length of the same (Figure 4C) compared to the uninoculated control thesis, indicated in the Figures with the letter "C". In proportion, the percentage of rooted explants was higher than in the control thesis (Figures 4A and 5).
Acclimatazione in vìvo Acclimatization in life
Piante di Mr.S 2/5, GF677, MM106 di 20 giorni neoradicate (post vitro) sono state inoculate con A. brasilense e trasferite in condizioni in vìvo su substrato organico. Rilievi effettuati a 30 e 60 giorni dall'inoculo su piante rispettivamente di 50 gg ed 80 gg hanno mostrato: New rooted (post vitro) plants of Mr.S 2/5, GF677, MM106 20 days old were inoculated with A. brasilense and transferred under live conditions on organic substrate. Surveys carried out at 30 and 60 days from inoculation on plants of 50 days and 80 days respectively showed:
1) significative differenze tra espianti inoculati e non inoculati in termini di lunghezza delle radici, peso delle radici, numero di nodi, lunghezza del fusto e peso del fusto (Cfr. Figure dalla 4 alla 7) 2) significative differenze sono state rilevate sulla percentuale di apici in attiva crescita che è risultata maggiore nelle piantine inoculate rispetto a quelle di controllo il cui meristema apicale permaneva a lungo dormiente (Figura 8). 1) significant differences between inoculated and uninoculated explants in terms of root length, root weight, number of nodes, stem length and stem weight (See Figures 4 to 7) 2) significant differences were found on the percentage of apices in active growth which was greater in the inoculated seedlings than in the control ones whose apical meristem remained dormant for a long time (Figure 8).
Bioprotezione delle piante Bioprotection of plants
Azospirillum brasilense Sp245 è stato saggiato anche in condizioni in vivo per la sua capacità di bioproteggere plantule di Mr.S 2/5 dalla rizottoniosi, durante la fase di acclimatazione. L'inoculazione batterica è stata significativamente efficace a proteggere piante contro Rhizoctonia spp., naturalmente presente nel terreno. In tutti i trattamenti inoculati è stato osservato una percentuale di sopravvivenza del 100% rispetto allo 0% del controllo. Le analisi molecolari effettuate su DNA rizosferico fungino estratto da terreno inoculato con A. brasilense hanno evidenziato la scomparsa di alcune popolazioni fungine dominanti che viceversa erano presenti nel terreno di controllo non inoculato. Azospirillum brasilense Sp245 was also tested in in vivo conditions for its ability to bioprotect Mr.S 2/5 seedlings from rhizottoniosis, during the acclimatization phase. Bacterial inoculation was significantly effective in protecting plants against Rhizoctonia spp., Naturally present in the soil. A survival rate of 100% compared to 0% in the control was observed in all inoculated treatments. Molecular analyzes carried out on fungal rhizospheric DNA extracted from medium inoculated with A. brasilense highlighted the disappearance of some dominant fungal populations which, conversely, were present in the uninoculated control medium.
Biosoppressione delle infestanti Biosuppression of weeds
Piante acclimatate di Mr.S 2/5 inoculate e non con A. brasilense sono state trasferite in ambientamento fuori serra. Dopo 5 mesi dal trasferimento in ambiente esterno le piante di controllo non inoculato mostravano un maggior numero di specie vegetali infestanti (in particolare della specie Conyza canadiensis) rispetto alle piante inoculate con A. brasilense Sp245 (Figura 9A). Inoltre le infestanti sviluppatesi nei vasi delle piante inoculate risultavano avere una biomassa ridotta rispetto a quelle cresciute nei vasi di controllo non inoculati (Figura 9B). Acclimatized plants of Mr.S 2/5 inoculated and not inoculated with A. brasilense were transferred to outside greenhouse acclimatization. After 5 months from the transfer to the external environment, the uninoculated control plants showed a greater number of weed plant species (in particular of the Conyza canadiensis species) compared to the plants inoculated with A. brasilense Sp245 (Figure 9A). Furthermore, the weeds that developed in the pots of the inoculated plants were found to have a reduced biomass compared to those grown in the uninoculated control pots (Figure 9B).
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