Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Production, characterization and inhibition of fungal plant pathogen of biosurfactant from bacillus licheniformis F2.2
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
ปาหนัน เริงสำราญ
Second Advisor
จิราภรณ์ ธนียวัน
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Microbiology (fac. Science) (ภาควิชาจุลชีววิทยา (คณะวิทยาศาสตร์))
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
จุลชีววิทยาและเทคโนโลยีจุลินทรีย์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.599
Abstract
งานวิจัยนี้ศึกษาความสามารถในการยับยั้งราก่อโรคในพืช การผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ และผลของปัจจัยทางกายภาพที่มีต่อประสิทธิภาพในการยับยั้งราก่อโรคในพืชของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพจาก Bacillus licheniformis F2.2 รวมถึงหาภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ จากนั้นทำบริสุทธิ์ และศึกษาลักษณะสมบัติเบื้องต้นของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ แล้วทดสอบการประยุกต์ใช้เพื่อยับยั้งการเกิดโรคใบไหม้ในต้นข้าว ผลการวิจัยพบว่า B. licheniformis F2.2 สามารถยับยั้งราก่อโรคในพืชได้ทั้ง 7 ชนิด ซึ่งได้แก่ Acremonium furcatum, Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium moniliforme, Fusarium proliferatum, Fusarium solani, Pyricularia oryzae และ Phytophthora palmivora โดยมีเปอร์เซ็นต์การยับยั้งอยู่ระหว่าง 34.79±6.29-44.51±1.29% เมื่อทดสอบสมบัติในการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพ โดยทดสอบแอกทิวิตีการสลายเม็ดเลือดแดง, การยุบตัวของน้ำเลี้ยงเซลล์, การกระจายตัวของน้ำมัน และการเกิดอิมัลชัน พบว่าส่วนใสของน้ำเลี้ยงเชื้อของ B. licheniformis F2.2 ให้ผลบวกกับทุกการทดสอบ ซึ่งแสดงว่า B. licheniformis F2.2 สามารถผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพได้ จากการศึกษาผลของอุณหภูมิและความเป็นกรดเบสต่อประสิทธิภาพในการยับยั้งราก่อโรคในพืชของส่วนใสของน้ำเลี้ยงเชื้อของ B. licheniformis F2.2 พบว่าเมื่อผ่านการบ่มน้ำเลี้ยงเชื้อที่ 20-121 องศาเซลเซียส และที่ pH 2-12 พบว่าสมบัติการเกิดอิมัลชันของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพก็ยังมีความเสถียร และประสิทธิภาพการยับยั้งราก่อโรคในพืชทั้ง 7 ชนิดยังคงอยู่ โดยสามารถยับยั้ง P. oryzae ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคไหม้ในข้าวได้มากที่สุด จากการแปรผันแหล่งคาร์บอนและแหล่งไนโตรเจนพบว่าอาหาร MOLP ที่มีซูโครสเป็นแหล่งคาร์บอน, แอมโมเนียมคลอไรด์และสารสกัดจากยีสต์เป็นแหล่งไนโตรเจนส่งเสริมการเจริญเติบโตของ B. licheniformis F2.2 ได้ดีที่สุด และเหมาะสมต่อการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่มีฤทธิ์ยับยั้งราก่อโรคในพืช โดยมีค่าดัชนีการเกิดอิมัลชันที่ 24 ชั่วโมง (E24) 62.92±2.30% สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างระยะเวลาการเจริญกับการผลิตสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่มีฤทธิ์ยับยั้งราก่อโรคในพืช พบว่าเมื่อเลี้ยง B. licheniformis F2.2 ในอาหาร MOLP พบว่ามีความสามารถในการยับยั้งราก่อโรคในพืชทั้ง 7 ชนิดสูงสุดเมื่อแบคทีเรียเข้าสู่ stationary phase ที่ 24 ชั่วโมง เมื่อสกัดสารลดแรงตึงผิวชีวภาพด้วยเมธานอล 100% (ปริมาตร/ปริมาตร) พบว่ามีความสามารถในการยับยั้งราก่อโรคในพืชทั้ง 7 ชนิด โดยสามารถยับยั้ง F. solani ได้มากที่สุด โดยยับยั้งได้ 56.67±2.89 เปอร์เซ็นต์ และอันดับรองลงมาคือ F. moniliforme และ P. oryzae โดยยับยั้งได้ 36.54±0.00 และ 33.71±1.95 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ จากนั้นนำน้ำเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียและสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่สกัดได้จากแบคทีเรียมาทดสอบการยับยั้ง P. oryzae บนต้นข้าว พบว่าชุดการทดลองที่ใส่ราก่อน แล้วตามด้วยสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่สกัดได้จากแบคทีเรียมีความสูงของต้นข้าวสูงที่สุดเท่ากับ 13.12±5.05 เซนติเมตร และน้ำหนักของต้นข้าวเท่ากับ 41.67±0.01 มิลลิกรัม โดยสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่สกัดได้มีความสามารถในการป้องกันโรคไหม้ที่มีสาเหตุจาก P. oryzae ได้ และนอกจากนี้ยังมีความสามารถในปกป้องการเกิดโรค และส่งเสริมการเจริญของต้นข้าวได้ เมื่อวิเคราะห์สารที่สกัดได้โดย HPLC เปรียบเทียบกับเซอร์แฟคทินมาตรฐาน พบว่าสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่ผลิตจาก B. licheniformis F2.2 มีส่วนประกอบของเซอร์แฟคทินและแอนะล็อกของเซอร์แฟคทิน รวมทั้งสารสารลดแรงตึงผิวชีวภาพชนิดอื่นด้วย และเมื่อเก็บตัวอย่างจากแต่ละช่วงเวลาไประเหยแห้ง แล้วทดสอบการยับยั้งรา พบว่าทุกช่วงเวลาสามารถยับยั้งราแต่ละชนิดได้ด้วยประสิทธิภาพการยับยั้งที่แตกต่างกัน จากผลการทดลองเหล่านี้เสนอแนะว่า B. licheniformis F2.2 และสารลดแรงตึงผิวชีวภาพที่ผลิตขึ้นมีศักยภาพที่จะใช้เป็นสารควบคุมทางชีวภาพในการควบคุมโรคพืชที่มีสาเหตุจากรา เพื่อเป็นทางเลือกในการทดแทนการใช้สารเคมีกำจัดราทั่วไป
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This research studied the ability to inhibit fungal plant pathogen, the production of biosurfactant, and the effect of physical factors on antifungal activity of the biosurfactant from Bacillus licheniformis F2.2, as well as optimal conditions to produce the biosurfactant. The result showed that B. licheniformis F2.2 was able to inhibit all 7 types of fungal plant pathogen, including Acremonium furcatum, Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium moniliforme, Fusarium proliferatum, Fusarium solani, Pyricularia oryzae and Phytophthora palmivora with the percentage of inhibition between 34.79±6.29-44.51±1.29%. When ability to produce biosurfactant was tested using several techniques including hemolytic activity test, drop collapse test, oil displacement test, and emulsion generation test; it was found that culture supernatant of B. licheniformis F2.2 gave positive results for all tests which indicated that B. licheniformis F2.2 was able to produce biosurfactants. Effect of temperature and pH on the inhibition of fungal plant pathogens by the culture filtrate of B. licheniformis F2.2 showed that when incubated the culture filtrate at 20-121°C and at pH 2-12, the ability to generate emulsion of biosurfactant was stable, and the inhibition efficiency of all fungal plant pathogens were remained. By varying carbon and nitrogen sources, it was revealed that MOLP medium with sucrose as a carbon source, ammonium chloride and yeast extract as a nitrogen source was optimal for promoting the growth of B. licheniformis F2.2, and for producing the biosurfactant with antifungal activity with emulsion index of 24 hours (E24) at 62.92±2.30%. The relationship between time of growth and the production of biosurfactant with fungal plant pathogen inhibition ability showed that by culturing B. licheniformis F2.2 in MOLP medium, it inhibited all 7 tested fungal plant pathogens when bacteria entered to stationary growth phase at 24 hours. When extracted biosurfactant with 100% methanol (volume/volume), it was showed that the extract was able to inhibit all 7 tested fungal plant pathogens, with the inhibition of F. solani, F. moniliforme, and P. oryzae at 56.67±2.89%, 36.54±0.00%, and 33.71±1.95%, respectively. After that, culture filtrate and the extracted biosurfactant were tested for their abilities to inhibit P. oryzae on rice plant. The result revealed that the application of P. oryzae prior the addition of biosurfactant resulted in the highest of height at 13.12±5.05 cm and of weight at 41.67±0.01 mg of the rice plant. The extracted biosurfactant was able to prevent rice blast disease caused by P. oryzae. In addition, it also showed ability to protect rice from blast disease and promote the growth of rice. The extract was analyzed with HPLC along with standard surfactin. Result indicated that the biosurfactant produced from B. licheniformis F2.2 were surfactin and analogs of surfactin as well as other biosurfactants. Samplings from each retention time ranges were subjected to evaporation and then testing for antifungal activity. The result showed that all samples were able to inhibit each fungus with varying efficiency. Taken together, these results suggested that B. licheniformis F2.2 and its biosurfactant have potential to be used as a biological control agent to control plant diseases caused by fungi, as an alternative to conventional chemical fungicides.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
เสียมไหม, สิริตา, "การผลิต ลักษณะสมบัติและการยับยั้งราที่ก่อโรคในพืชของสารลดแรงตึงผิวชีวภาพจาก bacillus licheniformis F2.2" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 5141.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/5141