DOI: https://doi.org/10.3389/frmbi.2026.1780965
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42338575
تاريخ النشر: 2026-06-08
المؤلف: Mohammad Jamil Kaddoura وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة إمكانيات البكتيريا الداخلية، وبالتحديد سلالات من *Bacillus* و *Pseudomonas* المعزولة من *Cannabis sativa* و *Chelidonium majus*، لتعزيز نمو النبات، وزيادة تحمل الإجهاد غير الحيوي، وتوفير السيطرة البيولوجية ضد مسببات الأمراض. قام الباحثون بتقييم مجموعة متنوعة من الصفات التي تعزز نمو النبات، بما في ذلك إنتاج الإندول والسيدروفور، وتحليل الفوسفات والزنك، وتكوين الأغشية الحيوية. ومن الجدير بالذكر أن جميع العزلات البكتيرية أنتجت الإندولات، حيث أظهرت سلالة *Pseudomonas* PPW-26 أعلى المستويات. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت سلالات *Bacillus*، وخاصة BS-114، تكوين أغشية حيوية متفوقة مقارنة بسلالات *Pseudomonas*.
كما قامت الدراسة بتقييم تحمل السلالات للإجهادات غير الحيوية مثل درجة الحرارة، والملوحة، والجفاف، حيث وجدت أن جميع السلالات كانت مرنة، مع إظهار سلالات *Bacillus* تحملًا معززًا لدرجات الحرارة العالية والملوحة. تم تقييم قدرات السيطرة البيولوجية من خلال إنتاج المواد السطحية الحيوية والنشاط المضاد للفطريات، مما كشف أن سلالات *Bacillus* كانت لها تأثيرات مضادة للفطريات ملحوظة، وخاصة السلالة BS-120، التي منعت العديد من مسببات الأمراض الفطرية. أشارت تحليلات الجينوم إلى وجود مجموعات جينية حيوية لمستقلبات مضادة للفطريات، مثل الفينغيسين والسيرفكتين، وأبرزت تنوعًا جينيًا كبيرًا داخل السلالات، حيث تراوحت قيم الهوية النوكليوتيدية المتوسطة (ANI) من 87.62% إلى 98.83% لـ *Bacillus* ومن 83.91% إلى 99.99% لـ *Pseudomonas*. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانيات هذه البكتيريا الداخلية كعوامل متعددة الوظائف في التطبيقات الزراعية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث دور الكائنات الداخلية – الميكروبات غير المسببة للأمراض مثل البكتيريا والفطريات والعتائق التي تعيش في أجزاء مختلفة من النباتات. هذه الميكروبات شائعة عبر أنواع النباتات ويمكن أن تشكل علاقات تكافلية تعزز نمو النبات وصحته ومرونته تجاه الضغوط البيئية. تمارس الكائنات الداخلية تأثيراتها المفيدة من خلال آليات مثل إنتاج منظمات النمو وتحليل المغذيات، بالإضافة إلى تحفيز استجابات المناعة النباتية ضد مسببات الأمراض. تسلط الورقة الضوء على الاعتراف المتزايد بالمركبات النشطة حيويًا التي تنتجها الكائنات الداخلية كقيمتها في الزراعة المستدامة، خاصة في النباتات الطبية، التي غالبًا ما تظهر علاقة بين ملفاتها النشطة حيويًا والمجتمعات الداخلية المرتبطة بها.
تركز الدراسة على نباتين طبيين، *Cannabis sativa* و *Chelidonium majus*، المعروفين بوجود مستقلبات ثانوية متنوعة ذات خصائص علاجية. على الرغم من إمكانيات هذه النباتات، كانت الأبحاث حول مجتمعاتها الداخلية محدودة، خاصة بسبب القيود القانونية التاريخية على أبحاث القنب. الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو تحديد وتصنيف الكائنات الداخلية البكتيرية من هذه النباتات باستخدام تسلسل جين 16S rRNA، تليها تقييمات لصفات تعزيز نمو النبات، وتحمل الإجهاد غير الحيوي، ونشاط السيطرة البيولوجية، وتحليلات الجينوم الكامل. من المتوقع أن تكشف النتائج عن صفات مفيدة يمكن استغلالها في التطبيقات الزراعية كمنشطات حيوية وعوامل للسيطرة البيولوجية.
النتائج
في هذه الدراسة، تم الحصول على ما مجموعه 71 عزلة بكتيرية من الأنسجة النباتية التي تم فحصها. كشفت عملية التعرف اللاحقة باستخدام تسلسل 16S rRNA أن سبعًا من هذه العزلات تم تصنيفها ضمن جنس *Bacillus*، بينما تم تحديد ستة على أنها تنتمي إلى جنس *Pseudomonas*. تم اختيار هذه العزلات لمزيد من التصنيف بناءً على تصنيفها التصنيفي، مما يشير إلى التركيز على هذين الجنسين للتحليلات اللاحقة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل البكتيريا الداخلية من بذور *Chelidonium majus* وسيقان وجذور *Cannabis sativa*، مع التركيز على صفاتها التي تعزز نمو النبات (PGP)، وتحمل الإجهاد غير الحيوي، وخصائص السيطرة البيولوجية. تضمنت عملية العزل تعقيم السطح، والحضانة في محاليل عازلة، والزراعة على وسائط انتقائية، مما أدى إلى تحديد 71 سلالة بكتيرية من خلال تسلسل 16S rRNA. من بين السلالات المختارة، تم تقييم سبع سلالات من *Bacillus* وست سلالات من *Pseudomonas* لصفات PGP الخاصة بها، بما في ذلك إنتاج الإندول، ونشاط السيدروفور، وإنتاج الأحماض العضوية، وتحليل الفوسفور والزنك. ومن الجدير بالذكر أن سلالة *Pseudomonas* PPW-26 أظهرت أعلى إنتاج للإندول (110.0 ميكروغرام/مل) وتحليلًا ملحوظًا للفوسفات، بينما أظهرت سلالات *Bacillus* مستويات متفاوتة من تكوين الأغشية الحيوية ونشاط PGP أقل بشكل عام.
أظهر تقييم تحمل الإجهاد غير الحيوي أن بعض السلالات، وخاصة سلالات *Bacillus* BS-114 وBS-116، أظهرت مرونة تحت ظروف درجات الحرارة العالية والملوحة والجفاف. من حيث خصائص السيطرة البيولوجية، أظهرت سلالات *Bacillus* نشاطًا مضادًا للفطريات ملحوظًا ضد مسببات الأمراض مثل *Fusarium oxysporum* و *Rhizoctonia solani*، بينما أظهرت سلالات *Pseudomonas* تثبيطًا محدودًا. أشارت التحليلات الجينومية المقارنة إلى تشابه جيني عالٍ بين سلالات *Bacillus*، مما يؤكد تصنيفها ضمن *Bacillus subtilis*، بينما أظهرت سلالات *Pseudomonas* تنوعًا جينيًا أكبر. تؤكد النتائج على إمكانيات هذه البكتيريا الداخلية للتطبيقات الزراعية، مع التأكيد على أدوارها في تعزيز نمو النبات، ومرونته تجاه الضغوط البيئية، وحمايته من مسببات الأمراض.
DOI: https://doi.org/10.3389/frmbi.2026.1780965
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42338575
Publication Date: 2026-06-08
Author(s): Mohammad Jamil Kaddoura et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
This study investigates the potential of endophytic bacteria, specifically strains of Bacillus and Pseudomonas isolated from *Cannabis sativa* and *Chelidonium majus*, to promote plant growth, enhance abiotic stress tolerance, and provide biocontrol against pathogens. The researchers assessed various plant growth-promoting traits, including indole and siderophore production, phosphate and zinc solubilization, and biofilm formation. Notably, all bacterial isolates produced indoles, with the Pseudomonas strain PPW-26 exhibiting the highest levels. Additionally, Bacillus strains, particularly BS-114, demonstrated superior biofilm formation compared to Pseudomonas strains.
The study also evaluated the strains’ tolerance to abiotic stresses such as temperature, salinity, and drought, finding that all strains were resilient, with Bacillus strains showing enhanced tolerance to high temperatures and salinity. Biocontrol capabilities were assessed through biosurfactant production and antifungal activity, revealing that Bacillus strains had significant antifungal effects, particularly strain BS-120, which inhibited multiple fungal pathogens. Genome analysis indicated the presence of biosynthetic gene clusters for antifungal metabolites, such as fengycin and surfactin, and highlighted substantial genetic diversity within the strains, with Average Nucleotide Identity (ANI) values ranging from 87.62% to 98.83% for Bacillus and 83.91% to 99.99% for Pseudomonas. Overall, the findings underscore the potential of these endophytic bacteria as multifunctional agents in agricultural applications.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the role of endophytes—non-pathogenic microorganisms such as bacteria, fungi, and archaea that inhabit various parts of plants. These microorganisms are ubiquitous across plant species and can form symbiotic relationships that enhance plant growth, health, and resilience to environmental stresses. Endophytes exert their beneficial effects through mechanisms like the production of growth regulators and nutrient solubilization, as well as by stimulating plant immune responses against pathogens. The paper highlights the increasing recognition of bioactive compounds produced by endophytes as valuable for sustainable agriculture, particularly in medicinal plants, which often exhibit a correlation between their bioactive profiles and associated endophytic communities.
The study focuses on two medicinal plants, Cannabis sativa and Chelidonium majus, both known for their diverse secondary metabolites with therapeutic properties. Despite the potential of these plants, research on their endophytic communities has been limited, particularly due to historical legal constraints on cannabis research. The primary aim of this study is to identify and characterize bacterial endophytes from these plants using 16S rRNA gene sequencing, followed by assessments of their plant growth-promoting traits, abiotic stress tolerance, biocontrol activity, and whole genome analyses. The findings are expected to reveal beneficial traits that could be harnessed for agricultural applications as biostimulants and biocontrol agents.
Results
In this study, a total of 71 bacterial isolates were obtained from the examined plant tissues. Subsequent identification using 16S rRNA sequencing revealed that seven of these isolates were classified within the genus *Bacillus*, while six were identified as belonging to the genus *Pseudomonas*. These isolates were selected for further characterization based on their taxonomic classification, indicating a focus on these two genera for subsequent analyses.
Discussion
In this study, endophytic bacteria were isolated from *Chelidonium majus* seeds and *Cannabis sativa* stems and roots, with a focus on their plant-growth promoting (PGP) traits, abiotic stress tolerance, and biocontrol properties. The isolation process involved surface sterilization, incubation in buffer solutions, and plating on selective media, leading to the identification of 71 bacterial strains through 16S rRNA sequencing. Among the selected strains, seven Bacillus and six Pseudomonas strains were evaluated for their PGP traits, including indole production, siderophore activity, organic acid production, and solubilization of phosphorus and zinc. Notably, Pseudomonas strain PPW-26 exhibited the highest indole production (110.0 μg/mL) and significant phosphate solubilization, while Bacillus strains showed varying levels of biofilm formation and lower PGP activity overall.
The evaluation of abiotic stress tolerance revealed that certain strains, particularly Bacillus strains BS-114 and BS-116, demonstrated resilience under high temperature, salinity, and drought conditions. In terms of biocontrol properties, Bacillus strains displayed notable antifungal activity against pathogens such as *Fusarium oxysporum* and *Rhizoctonia solani*, while Pseudomonas strains showed limited inhibition. Comparative genomic analysis indicated high genomic similarity among Bacillus strains, confirming their classification within *Bacillus subtilis*, while Pseudomonas strains exhibited greater genetic diversity. The findings underscore the potential of these endophytic bacteria for agricultural applications, emphasizing their roles in enhancing plant growth, resilience to environmental stresses, and protection against pathogens.