Selection of Bacterial Strains Capable of Nitrogen Fixation and Indole-3-acetic Acid (IAA) Biosynthesis from Tomato-Grown Soil in some Communes and Wards in Thai Nguyen Province

Received: 19-09-2022

Accepted: 20-12-2022

DOI:

Views

0

Downloads

0

Issue: Vol. 20 No. 12 (2022)

Section:

KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

How to Cite:

Chi, T., Tuan, N., Binh, N., Dung, N., Hien, L., Tuan, N., … Mai, P. (2024). Selection of Bacterial Strains Capable of Nitrogen Fixation and Indole-3-acetic Acid (IAA) Biosynthesis from Tomato-Grown Soil in some Communes and Wards in Thai Nguyen Province. Vietnam Journal of Agricultural Sciences, 20(12), 1599–1607. http://testtapchi.vnua.edu.vn/index.php/vjasvn/article/view/1076

Selection of Bacterial Strains Capable of Nitrogen Fixation and Indole-3-acetic Acid (IAA) Biosynthesis from Tomato-Grown Soil in some Communes and Wards in Thai Nguyen Province

Tran Van Chi (*) 1 , Nguyen Manh Tuan 2 , Ngo Xuan Binh 1 , Nguyen Duy Dung 1 , La Van Hien 1 , Nguyen Duc Tuan 1 , Nguyen Xuan Vu 1 , Pham Thi Tuyet Mai 1

  • 1 Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên
  • 2 Viện Khoa học sự sống, Đại học Thái Nguyên

    • Keywords

    Nitrogen fixation, IAA biosynthesis, Flavobacterium

    Abstract


    The objective of this study was to select bacterial strains with strong nitrogen fixation and IAA biosynthesis ability. Five strains with both activities were selected from 32 tomato soil samples collected in Thai Nguyen province. The strain MN26 was selected for its strongest nitrogen fixation and IAA biosynthetic activity, corresponding to 20.82 µg/ml NH4+when grown on Ashby medium and 77.23 µg/ml IAA on Ashby medium supplemented with 0.1% L-Tryptophan. Based on 16S rRNA gene sequence analysis data and phylogenetic tree, the strain MN26 could be considered as a new species candidate belonging to the genus Flavobacteriumwith scientific name as Flavobacteriumsp. MN26. Results of culture characterization showed that Flavobacteriumsp. MN26 was capable of producing 8 enzymes (phosphatase alcaline, leucine arylamidase, valine arylamidase, trypsine, phosphatase acid, naphtol-AS-BI-phosphohydrolase, -galactosidase, and D-glucosidase) and capable of assimilation of various carbon sources including D-glucose, L-arabinose, D-mannose, D-mannitol, D-maltose, L-rhamnose, D-ribose, inositol, D-saccharose, N-acetyl-glucosamine, malic acid, phenylacetic acid, potassium gluconate, sodium acetate and trisodium citrate. The strain MN26 was capable of producing indole but incapable of converting nitrate to nitrite.

    References

    Ahmad F., Ahmad I. & Khan MS. (2008): Screening of free-living Rhizospheric bacteria for their multiple plant growth promoting activities. Microbiological Research. 163(2): 173-181.

    Bộ Khoa học và Công nghệ (2010). TCVN 7538-6:2010: Chất lượng đất - Lấy mẫu. Phần 6. Hướng dẫn về thu thập, xử lý và bảo quản mẫu đất ở điều kiện hiếu khí để đánh giá các quá trình hoạt động, sinh khối và tính đa dạng cảu vi sinh vật trong phòng thí nghiệm.

    Bộ Khoa học và Công nghệ (2015). TCVN10784:2015: Vi sinh vật - Xác định khả năng sinh tổng hợp axít 3-Indol-acetic (IAA).

    Browne H.P., Forster S.C., Anonye B.O., Kumar N., Neville B.A., Stares M.D., Goulding D. & Lawley T.D. (2016). Culturing of 'unculturable' human microbiota reveals novel taxa and extensive sporulation. Nature. 533(7604):543-546.

    Chatrudee S., Kanjana R., Suksan S., Sophea P., Bundit F., Chantara P. & Song-GK. (2016). Flavobacterium tistrianumsp. Nov., a gliding bacterium isolated from soil. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 66: 2241-2246.

    Chun J., Lee J.H., Jung Y., Kim M., Kim S., Kim B.K. & Lim Y.W. (2007). EzTaxon: a web-based tool for the identification of prokaryotes based on 16S ribosomal RNA gene sequences. Int J Syst Evol Microbiol. 57(10): 2259-2261.

    Glickmann E. & Dessaux Y. (1995). A critical examination of the specificity of the Salkowski reagent for indolic compounts produced by phytopathogenic bacteria. Apply Environ Microbiol. 61: 793-795.

    Kahindi J.H.P., Woomer P., George T., Souza Moreira F.M., Karanja N.K. & Giller K.E. (1997). Agricultural intensification, soil biodiversity and ecosystem function in the tropics: the role of nitrogen-fixing bacteria. Applied Soil Ecology. 6: 55-76.

    Kämpfer P., Busse H.J., McInroy J.A., Xu J. & Glaeser S.P. (2015). Flavobacterium nitrogenifigenssp. nov., isolated from switchgrass (Panicum virgatum). International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 65(9): 2803-2809.

    Kumar S., Stecher G. & Tamura K. (2016). MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 7.0 for Bigger Datasets. Molecular Biology and Evolution. 33(7): 1870-1974.

    Ladha J.K., Himanshu P., Timothy J.K., Six J. & Chris V.K. (2005). Efficiency of fertilizer Nitrogen in cereal production: Retrospects and prospects. Advances in Agronomy. 87: 85-156.

    Lane D.J. (1991). 16S/23S rRNA sequencing. In Nucleic acid techniques in bacterial systematics, E. Stackebrandt, M. Goodfellow (eds). John Wiley and Sons, New York. pp. 115-175.

    Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến & Phạm Văn Ty (2001). Vi sinh vật học. Nhà xuất bản Giáo dục.

    Nguyễn Thị Thu Hằng & Nguyễn Thị Thủy (2015). Tuyển chọn vi khuẩn Azotobacter có khả năng cố định nitơ và sinh tổng hợp IAA. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Lâm nghiệp. 4: 3-9.

    Nguyễn Anh Huy & Nguyễn Hữu Hiệp (2018). Phân lập và nhận diện các dòng vi khuẩn chịu mặn có khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA từ đất sản xuất lúa - tôm ở Bạc Liệu, Sóc Trăng và Kiên Giang. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 54(1B): 7-12.

    Orr H.C., James A., Leifert C., Cooper J.M. & Cummings S.P. (2011). Diversity and activity of free-living nitrogen-fixing bacteria and total bacteria in organic and conventionally managed soils. Applied and Environmental Microbiology. 77: 911-919.

    Phạm Thị Ngọc Lan & Nguyễn Thị Việt (2016). Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn cố định Nitrogen từ đất rừng ngập mặn ở Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế. 4(1): 63-72.

    Sambrook J., & Russell D.W. (2001). Molecular Cloning: a Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press. pp.1-170.

    Sergeeva E., Liaimer A. & Bergman B. (2002). Evidence for production of the phytohormone indole-3-acetic acid by cyanobacteria. Planta. 215: 229-238.

    Thế Mậu (2003). Cà chua - Bách khoa về sức khỏe. Nhà xuất bản Phụ nữ, Hà Nội. tr. 13-26.

    Trần Thị Xuân Phương, Nguyễn Thị Như Ngọc, Nguyễn Thị Thuận & Lê Xuân Diễm Ngọc (2017). Tuyển chọn vi khuẩn Azotobacter có khả năng cố định nitơ và sinh tổng hợp IAA trong đất trồng lúa ở tỉnh Thừa Thiên Huế. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp. 1(1): 111-118.

    Wagner S.C. (2011). Biological Nitrogen Fixation. Nature Education Knowledge. 3(10):15.

    Walitang D.I., Kim K., Madhaiyan M., Kim Y.K., Kang Y. & Sa T. (2017). Characterizing endophytic competence and plant growth promotion of bacterial endophytes inhabiting the seed endosphere of Rice. BMC Microbiol. 17 (1): 209.

    Youseif S.H. (2018). Genetic diversity of plant growth promoting rhizobacteria and their effects on the growth of maize plants under greenhouse conditions. Annals of Agricultural Sciences. 63: 25-35.

    Yuan C.L., Mou C.X., Wu W.L. & Guo Y.B. (2011). Effect of different fertilization treatments on indole-3-acetic acid producing bacteria in soil. Journal Soils Sediments. 11: 322-329.

    Zhao Y. (2010). Auxin biosynthesis and its role in plant development. Annual review of plant biology. 61: 49.