Selection and characterization of soil fungi for an insoluble mineral solubilization and plant growth promoting in biofertilizer development

การคัดเลือกและคุณลักษณะของเชื้อราจากดินสำหรับละลายธาตุอาหารที่ไม่ละลายน้ำและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชในการพัฒนาปุ๋ยชีวภาพ

Name: Surapong Khuna

LCSH: Agriculture -- Mae Wang (Chiang Mai)

LCSH: Growth (Plants)

LCSH: Biofertilizers

LCSH: Plant nutrients

LCSH: Soil fungi

Abstract: Elements are essential for plant growth and crop production. Only 1 to 5% of elements in the soil are in a soluble form and can be utilized by plants. Some soil fungi play an important role in solubilizing elements to plants. The present study was conducted to isolate, evaluate and develop biofertilizer products from mineral solubilizing fungi for promoting the growth of selected economic plants. Three soil samples were collected from agricultural areas in Mae Wang District, Chiang Mai Province, northern Thailand. A total of 87 fungal strains showed positive phosphate solubilization and 17 strains showed high phosphate solubilization ability. All selected fungal strains were able to solubilize the insoluble mineral form of calcium, cobalt, copper, ferric, magnesium, manganese, zinc, feldspar, and kaolin in the agar plate assay. Consequently, high insoluble mineral solubilization were observed in fungal strain SDBR-CMUI1, SDBR-CMUI4 and SDBR-CMUO2. These fungal strains could solubilize the various insoluble mineral forms into available forms in liquid medium by production of oxalic acid, tartaric acid, and succinic acid. Seven fungal strains were selected and identified using a polyphasic taxonomic approach with multilocus phylogenetic and phenotypic (morphology and extrolite profile) analyses. All selected fungal strains were identified to new species in the genus Aspergillus section Nigri, Aspergillus chiangmaiensis (SDBR-CMUI4 and SDBRCMU15), A. pseudopiperis (SDBR-CMUI1 and SDBR-CMUI7) and A. pseudotubingensis (SDBR-CMUO2, SDBR-CMUO8, and SDBR-CMU20). Besides three new Aspergillus, a new species of mineral solubilizing fungi isolated from soil has been described herein as Apophysomyces thailandensis (SDBR-CMUS24, DBR- CMUS26, and SDBR-CMUS219). Aspergillus chiangmaiensis SDBR-CMUI4, A. pseudopiperis SDBR-CMUIl, and A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2) were investigated on plant growth promoting properties. The results revealed that all fungal stains were also able to solubilize the insoluble phosphate sources. Interestingly, A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 could produce indole-3-acetic acid (33.37 µg/mL). All strains were positive in terms of siderophore and extracellular enzymes (amylase, cellulase, laccase, phosphatase, and protease) productions. Moreover, all fungal strains could grow in the presence of 17-18% NaCl for the investigation of salinity tolerances. The optimal conidia production, A. pseudopiperis SDBR-CMUI1 exhibited good production of conidia on oatmeal at pH 7.0, while A. chiangmaiensis SDBR-CMUI4 and A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 on oatmeal at pH 8.0 and the optimum incubation temperature at 35 °C. Additionally, A. pseudopiperis SDBR-CMUI1 and A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 able to tolerate commercial insecticide (methomyl and propargite) at the recommended dosages for field applications. However, A. chiangmaiensis SDBR-CMUI4 could not tolerate any kind of tested agrochemicals at the recommended dosages. The addition of conidia of selected fungi in soil samples supplemented with the insoluble phosphate and potassium under laboratory condition could increase the amount of the available phosphorus and potassium in soils. The development of biofertilizer formulations using carrier materials found that the suitable formulation was a mixture of vermiculite, perlite, and peat moss at a ratio of 5:2:3 (w/w/w). The granule biofertilizer was stored at various temperatures (4 to 50 °C) for five months and shelf life of biofertilizer was evaluated. It was found that the viability of all mineral solubilizing fungi in biofertilizer was higher than 50% at 4 and 20 °C after 3 months of storage. Moreover, the values of pH, electrical conductivity, strength, and density of all granule biofertilizer during storage were in the range of biofertilizer standard. The application of biofertilizer to plant did not cause any disease symptoms. All selected fungal strains significantly increased the leaf number, dried biomass of shoot and root, chlorophyll content, and cellular inorganic phosphate content in Arabidopsis, onion, strawberry, tomato, marigold, and green oak lettuce plants under supplementation with insoluble mineral phosphate. Additionally, the inoculation of selected fungal strains also improved the yield and chemical constituents (total soluble solids, titratable acidity, soluble sugar, ascorbic acid, total anthocyanins, total phenolics, total flavonoids, DPPH radical scavenging activity, quercetin content, lycopene content, carotenoids, lutein content, soluble protein, and nitrate content) of onion bulbs, strawberry fruits, tomato fruits, marigold flowers, and green oak lettuce. Therefore, the biofertilizer produced from the selected fungal strains reveal the potential in plant growth promotion agents that can be applied in many plants in pots and in the field of agriculture.

Abstract: ธาตุอาหารมีความจำเป็นต่อการเจริญเติบโตและการสร้างผลผลิตของพืช ร้อยละ 1 ถึง 5 ของ ธาตุอาหารในดินอยู่ในรูปที่ละลายน้ำและพืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ราในดินบางชนิดมี บทบาทสำคัญในการละลายธาตุอาหารให้แก่พืช การศึกษานี้ดำเนินการคัดแยก ประเมิน และพัฒนา ผลิตภัณฑ์ปุยชีวภาพจากราละลายแร่ธาตุ เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชเศรษฐกิจที่เลือก โดย เก็บตัวอย่างดินจำนวน 3 ตัวอย่าง จากพื้นที่เกษตรกรรมในอำเภอแม่วาง จังหวัดเชียงใหม่ ภาคเหนือ ของประเทศไทย แยกราได้ทั้งหมด 87 ไอโซเลทที่แสดงการละลายธาตุฟอสเฟตเชิงบวก และ 17 ไอ โซเลทมีความสามารถในการละลายฟอสเฟตสูง ราทุกไอโซเลทที่คัดเลือกทั้งหมดสามารถละลายธาตุ ที่ไม่ละลายน้ำของแคลเซียม โคบอลต์ ทองแดง เหล็ก แมกนีเซียม แมงกานีส สังกะสี เฟลด์สปาร์ และ แร่ดินขาวได้ในการทคสอบบนอาหารแข็ง ด้วยเหตุนี้จึงพบการละลายธาตุที่ไม่ละลายน้ำสูงสุดในรา ไอโซเลท SDBR-CMUI1, SDBR-CMUI4 และ SDBR-CMUO2 โดยราไอโซเลทเหล่านี้สามารถ ละลายธาตุที่ไม่ละลายน้ำต่าง ๆ ให้อยู่ในรูปที่เป็นประโยชน์ในอาหารเหลว โดยการผลิตกรดออกซา ลิก กรดทาร์ทาริก และกรดซักซินิก ราจำนวน 7 ไอโซเลทถูกคัดเลือกและบ่งบอกชนิดด้วยวิธีการศึกษาอนุกรมวิธานแบบ โพลีฟาสิก โดยการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการและฟีโนไทป์ (ลักษณะทางสัณฐานวิทยา และการสร้างสารทุติยภูมิ) ราไอโซเลทที่เลือกทั้งหมดถูกบ่งบอกเป็นชนิดใหม่ในสกุล Aspegillus กลุ่ม Nigri, Aspergillus chiangmaiensis (SDBR-CMUI4 แ ล ะ SDBRCMU15), A. pseudopiperis (SDBR-CMUI1 และ SDBR-CMUI7) และ A. pseudotubingensis (SDBR-CMUO2, SDBR-CMUO8, และ SDBR-CMU20) นอกจากราชนิดใหม่ในสกุล Aspergillus แล้ว ราที่สามารถละลายแร่ ธาตุชนิดใหม่ที่แยกได้จากดินซึ่งได้อธิบายไว้ในที่นี้คือ Aruplysomycus huilandensis (SDBR-CMUS24, DBR-CMUS26 และ SDBR-CMUS219) ศึกษาคุณสมบัติในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชของรา Aspergillus chiangmaiensis SDBR-CMUI4, A. pseudopiperis SDBR-CMUI1, และ A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 ผลการศึกษาพบว่า ราทั้งหมดสามารถละลายแหล่งธาตุฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำได้ ที่น่าสนใจคือ A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 สามารถผลิตกรดอินโดล-3-เอซีติก (33.37 ไมโครกรัมต่อ มิลลิลิตร) ราทั้งหมดให้ผลเชิงบวกในการทดสอบไซเดอโรฟอร์และผลิตเอนไซม์ที่ทำงานภายนอก เซลล์ (อะไมเลส, เซลลูเลส, แลคเคส, ฟอสฟาเตส และ โปรตีเอส) ยิ่งไปกว่านั้น ราทุกไอโซเลท สามารถเติบโตได้ใน โซเดียมคลอไรด์เข้มข้นร้อยละ 17-18 สำหรับการศึกษาคุณสมบัติทนทานต่อ ความเค็ม การผลิตโคนิเดียที่เหมาะสมที่สุดของ A. pseudopiperis SDBR-CMUI1 มีการผลิตโคนิเดียบน อาหาร oatmeal ที่ค่าความเป็นกรดด่าง 7.0 ในขณะที่ A. chiangmaiensis SDBR-CMUI4 และ A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 ผลิตโคนิเดียบนอาห าร งatmeal ที่มีค่าความเป็นกรดด่าง 8.0 และอุณหภูมิที่เหมาะสม เท่ากับ 35 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ A. pseudopiperis SDBR-CMUI1 และ A. pseudotubingensis SDBR-CMUO2 สามารถทนต่อสารเคมีกำจัดแมลงเชิงการค้า (เมโทมิล และ โพรพาร์ไกต์ ในอัตราที่แนะนำในการใช้ในระดับแปลงเพาะปลูก อย่างไรก็ตาม A. chiangmaiensis SDBR-CMUI4 ไม่สามารถทนต่อสารเคมีทางการเกษตรที่ทดสอบได้ในอัตราที่แนะนำ การเติม โคนิเดียของราที่คัดเลือกลงในตัวอย่างดินที่เสริมด้วยฟอสเฟตและโพแทสเซียมที่ไม่ละลายน้ำภายใต้ สภาวะของห้องปฏิบัติการสามารถเพิ่มปริมาณฟอสฟอรัสและโพแทสเซียมที่เป็นประโยชน์ในดินได้ การพัฒนาสูตรผสมปุ๋ยชีวภาพโดยใช้วัสดุยึดเกาะ พบว่าสูตรที่เหมาะสม คือส่วนผสมของ เวอร์มิคูไลต์ เพอไลท์ และพีทมอส ในอัตราส่วน 5:2:3 (น้ำหนัก/น้ำหนัก/น้ำหนัก) โดยปุ๋ยชีวภาพ แบบเม็ดถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิต่างกัน (4 ถึง 50 องศาเซลเซียส) เป็นเวลา 5 เดือน และประเมินอายุการ เก็บรักษาของปุ๋ยชีวภาพ พบว่า ความสามารถมีชีวิตอยู่ของราละลายแร่ธาตุทั้งหมดในปุ๋ยชีวภาพมีค่า สูงกว่าร้อยละ 50 ที่อุณหภูมิ 4 และ 20 องศาเซลเชียส หลังจากเก็บรักษานาน 3 เดือน ยิ่งไปกว่านั้น ค่า ความเป็นกรดด่าง ค่าการนำไฟฟ้า ความคงตัว และความหนาแน่นของปุ๋ยชีวภาพแบบเม็ดทั้งหมด ใน ระหว่างการเก็บรักษาอยู่ในช่วงของมาตรฐานปุ๋ยชีวภาพ การใช้ปุ๋ยชีวภาพกับพืชไม่ก่อให้เกิดอาการของโรค ราที่ถูกคัดเลือกทุกชนิดสามารถเพิ่มจำนวน ใบ น้ำหนักแห้งของยอดและราก ปริมาณคลอโรฟิลล์ และปริมาณของอนินทรีย์ฟอสเฟต ได้อย่างมี นัยสำคัญในต้นอะราบิดอพซิส หอมหัวใหญ่ สตรอเบอร์รี่ มะเขือเทศ คาวเรือง และผักกาดหอมภายใต้ การเสริมด้วยแร่ธาตุฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำ นอกจากนี้การเติมด้วยราสายพันธุ์ที่เลือกยังสามารถเพิ่ม ปริมาณผลผลิตและองค์ประกอบทางเคมี (ของแข็งทั้งหมดที่ละลายได้ ปริมาณกรดที่ไดเตรทได้ น้ำตาลที่ละลายในน้ำ กรดแอสคอร์บิก แอนโทไซยานิน ฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ กิจกรรมต้นอนุมูล อิสระ DPPH ปริมาณเควอซิทิน ปริมาณไลโคปีน แคโรทีนอยด์ ปริมาณลูทีน โปรตีนที่ละลายในน้ำ และปริมาณไนเตรต) ของหอมหัวใหญ่ ผลสตรอเบอร์รี่ ผลมะเขือเทศ ดอกคาวเรือง และผักกาคหอม ดังนั้นปุ๋ยชีวภาพที่ผลิตจากราที่คัดเลือกแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของ พืช ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับพืชหลากหลายชนิดในกระถางและในระดับแปลงเพาะปลูก

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Wasu Pathom-aree

Role: Advisor

Name: Saisamorn Lumyong

Role: Advisor

Name: Terd Disayathanoowat

Role: Advisor

Created: 2022

Modified: 2024-01-06

Issued: 2023-09-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

Spatial: Chiang Mai

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctor's degree

Descipline: Applied Microbiology

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	600551040.pdf	13.64 MB

ใช้เวลา

0.019532 วินาที