Gibberellins (GAs) play an important role in plant growth and development. Fifteen fungi were isolated from Physalis alkekengi var francheti plant roots, and among them, four isolates showed GA-production activity. A bioassay using waito-c rice was carried out with the culture fluid of the GA-producing fungi. The GA-producing fungi were cultured for 7 days in Czapek's liquid medium at $30^{\circ}C$, 120 rpm, under dark conditions. The culture broth was concentrated 30-fold and 10 ${\mu}l$ of that concentrate was applied to 2-leaf rice sprouts. The height of the rice seedlings treated with the culture fluid of isolate PA08 was 26 cm high, while that of the seedlings treated with the wild-type Gibberella fujikuroi was 13 cm high. As such, the plant growth-promoting activity exhibited by isolate PA08 was 2 times stronger than that exhibited by the wild-type G fujikuroi. The amounts of $GA_l,\;GA_3,\;GA_4,\;GA_7,\;GA_9,\;GA_{20}$, and $GA_{24}$ in the medium were measured using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), and the quantities produced by isolate PA08 were 4.85 ng/ml, 4.79 ng/ml, 17.30 ng/ml, 6.01 ng/ml, 16.61 ng/ ml, 0.08 ng/ml, and 17.30 ng/ml, respectively. Isolate PA08 was also identified as Fusarium proliferatum KGL0401 by a genetic analysis of the nucleotide sequences of the internal transcribed spacer region of the ribosomal DNA.
249 fungal strains were isolated from the roots of 26 plants, and the production of GAs was spectrophotometric ally examined. As a result 76 fungal strains were shown to produce GAs. Bioassay of culture broth from seventy six fungal strains producing GAs was carried out with waito-c rice, that is dwarf rice. The seventy six fungi with GAs-producing activity were incubated for seven days in 40 mL of Czapek's liquid medium at $30^{\circ}C$ and 180 rpm, and the culture broth of fungi were treated on the 2-leaf rice sprout. Fifteen of these showed plant growth promoting activity and the amount of each GAs in the medium was measured by Gas chromatographymass spectrometer (GC-MS). Nine of these fungi were also identified by genetic analysis of the nucleotide sequences in the internal transcribed spacer region of the ribosomal DNA.
The diversity and plant growth-promoting ability of fungal endophytes that are associated with five halophytic plant species (Phragmites australis, Suaeda australis, Limonium tetragonum, Suaeda glauca Bunge, and Suaeda maritima) growing in the Buan salt marsh on the west coast of South Korea have been explored. About 188 fungal strains were isolated from these plant samples' roots and were then studied with the use of the internal transcribed spacer (ITS) region (ITS1-5.8S-ITS2). The endophytic fungal strains belonged to 33 genera. Alternaria (18%) and Fusarium (12.8%), of the classes Dothideomycetes and Sordariomycetes, were most rampant in the coastal salt marsh plants. There was a higher diversity in fungal endophytes that are isolated from S. glauca Bunge than in isolates from other coastal salt marsh plants. Plant growth-promoting experiments with the use of Waito-C rice seedlings show that some of the fungal strains could encourage a more efficient growth than others. Furthermore, gibberellins (GAs) GA1, GA3, and GA9 were seen in the Sa-1-4-3 isolate (Acrostalagmus luteoalbus) culture filtrate with a gas chromatography/mass spectrometry.
Khan, Abdul Latif;Hamayun, Muhammad;Ahmad, Nadeem;Hussain, Javid;Kang, Sang-Mo;Kim, Yoon-Ha;Adnan, Muhammad;Tang, Dong-Sheng;Waqas, Muhammad;Radhakrishnan, Ramalingam;Hwang, Young-Hyun;Lee, In-Jung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.21
no.9
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pp.893-902
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2011
Endophytic fungi are little known for their role in gibberellins (GAs) synthesis and abiotic stress resistance in crop plants. We isolated 10 endophytes from the roots of field-grown soybean and screened their culture filtrates (CF) on the GAs biosynthesis mutant rice line - Waito-C. CF bioassay showed that endophyte GMH-1B significantly promoted the growth of Waito-C compared with controls. GMH-1B was identified as Penicillium minioluteum LHL09 on the basis of ITS regions rDNA sequence homology and phylogenetic analyses. GC/MS-SIM analysis of CF of P. minioluteum revealed the presence of bioactive $GA_4$ and $GA_7$. In endophyte-soybean plant interaction, P. minioluteum association significantly promoted growth characteristics (shoot length, shoot fresh and dry biomasses, chlorophyll content, and leaf area) and nitrogen assimilation, with and without sodium chloride (NaCl)-induced salinity (70 and 140 mM) stress, as compared with control. Field-emission scanning electron microcopy showed active colonization of endophyte with host plants before and after stress treatments. In response to salinity stress, low endogenous abscisic acid and high salicylic acid accumulation in endophyte-associated plants elucidated the stress mitigation by P. minioluteum. The endophytic fungal symbiosis of P. minioluteum also increased the daidzein and genistein contents in the soybean as compared with control plants, under salt stress. Thus, P. minioluteum ameliorated the adverse effects of abiotic salinity stress and rescued soybean plant growth by influencing biosynthesis of the plant's hormones and flavonoids.
Aquatic plant Hydrocharis dubia (Blume) Backer was collected from the Dalsung wetland in Daegu. Sixteen endophytic fungi with different colony morphologies were isolated from the roots of aquatic plants. Waito-c rice (WR) seedlings were treated with fungal culture filtrates (FCF) for screening plant growth-promoting activity. In the results, HD1008 strain isolated from aquatic plant showed highest plant growth-promoting activity. The FCF of HD1008 strain was analyzed using gas chromatography mass spectrometry (GC/MS) with selected ion monitoring (SIM). Analysis of the FCF of HD1008 strain found that it contained gibberellins (GA) ($GA_1$, 1.2 ng/100 mL; $GA_4$, 5 ng/100 mL). Phylogenetic tree of HD1008 strain was constructed by partial internal transcribed spacer (ITS) region and partial beta-tubulin gene sequences. Therefore, we describe HD1008 strain as a new gibberellin-producing Penicillium trzebinskii based on morphological and molecular characteristics.
Endophytic fungi are known for the production of valuable metabolites, but information on the gibberellin production capacity of this group is limited. We isolated 9 endophytic fungi from the roots of salt-stressed soybean plants and screened them on waito-c rice, in order to identify plant growth promoting fungal strains. The fungal isolate TK-2-4 gave maximum plant length (20.35 cm) promotion in comparison with wild-type Gibberella fujikuroi (19.5 cm). In a separate experiment, bioassay of TK-2-4 promoted plant length and biomass of soybean cultivar Taegwangkong. The TK-2-4 culture filtrate was analyzed for the presence of gibberellins, and it was found that all physiologically active gibberellins, especially $GA_4$ and $GA_7$, were present in higher amounts ($GA_1$, 0.11 ng/ml; $GA_3$, 2.91 ng/ml; $GA_4$, 3.21 ng/ml; and $GA_7$, 1.4 ng/ml) in conjunction with physiologically inactive $GA_9$ (0.05 ng/ml), $GA_{12}$ (0.23 ng/ ml), $GA_{15}$ (0.42 ng/ml), $GA_{19}$ (0.53 ng/ml), and $GA_{20}$ (0.06 ng/ml). The fungal isolate TK-2-4 was later identified as a new strain of Phoma herbarum, through the phylogenetic analysis of 28S rDNA sequence.
Endophytic fungi were isolated from roots of six halophytes in Suncheon Bay. The endophytic fungi of 35 species isolated from halophytes were identified by internal transcribed spacer (ITS) containing the ITS1, 5.8s, and ITS2 regions. All fungal strains were analyzed to diversity at the genus level. Fungal culture filtrates (FCF) of endophytic fungi were treated to Waito-c rice (WR) seedling for plant growth-promoting verification. It was confirmed that fungal strain Sj-2-2 provided plant growth promotion (PGP) to WR seedling. Then, PGP of Suaeda japonica was confirmed by treating culture filtrate of Sj-2-2. As a result, it was verified that culture filtrate of Sj-2-2 had more advanced PGP than positive control when treated to S. japonica. The secondary metabolites involved in culture filtrate of Sj-2-2 were identified by HPLC and GC-MS SIM analysis. The presence of physiologically bioactive gibberellins (GAs) and other inactive GAs in culture filtrate of Sj-2-2 was detected. The molecular analysis of sequences of Sj-2-2 showed the similarity to Penicillium sp. of 99% homology. The PGP of Sj-2-2 as well as symbiosis between endophytic fungi and halophytes growing naturally in salt marsh was confirmed. Sj-2-2 was identified as a new fungal strain producing GAs by molecular analysis of sequences. Consequently, the Sj-2-2 fungal strain was named as Penicillium sp. Sj-2-2. In this study, the diversity of endophytic fungi isolated from roots of halophytes in salt marsh and the PGP of a new gibberellin-producing fungal strain were confirmed.
Fungal endophytes are symbiotic microorganisms that are often found in asymptomatic plants. This study describes the genetic diversity of the fungal endophytes isolated from the roots of plants sampled from the west coast of Korea. Five halophytic plant species, Limonium tetragonum, Suaeda australis, Suaeda maritima, Suaeda glauca Bunge, and Phragmites australis, were collected from a salt marsh in Gochang and used to isolate and identify culturable, root-associated endophytic fungi. The fungal internal transcribed spacer (ITS) region ITS1-5.8S-ITS2 was used as the DNA barcode for the classification of these specimens. In total, 156 isolates of the fungal strains were identified and categorized into 23 genera and two phyla (Ascomycota and Basidiomycota), with Dothideomycetes and Sordariomycetes as the predominant classes. The genus Alternaria accounted for the largest number of strains, followed by Cladosporium and Fusarium. The highest diversity index was obtained from the endophytic fungal group associated with the plant P. australis. Waito-C rice seedlings were treated with the fungal culture filtrates to analyze their plant growth-promoting capacity. A bioassay of the Sm-3-7-5 fungal strain isolated from S. maritima confirmed that it had the highest plant growth-promoting capacity. Molecular identification of the Sm-3-7-5 strain revealed that it belongs to Alternaria alternata and is a producer of gibberellins. These findings provided a fundamental basis for understanding the symbiotic interactions between plants and fungi.
Suaeda australis, Phragmites australis, Suaeda maritima, Suaeda glauca Bunge, and Limonium tetragonum in the Seocheon salt marsh on the west coast of the Korean Penincula were sampled in order to identify the endophytes inhabiting the roots. A total of 128 endophytic fungal isolates belonging to 31 different genera were identified using the fungal internal transcribed spacer (ITS) regions and the 5.8S ribosomal RNA gene. Fusarium, Paraconiothyrium and Alternaria were the most commonly isolated genera in the plant root samples. Various diversity indicators were used to assess the diversity of the isolated fungi. Pure cultures containing each of the 128 endophytic fungi, respectively, were tested for the plant growth-promoting abilities of the fungus on Waito-C rice germinals. The culture filtrate of the isolate Lt-1-3-3 significantly increased the growth of shoots compared to the shoots treated with the control. Lt-1-3-3 culture filtrate was analyzed and showed the presence of gibberellins (GA1 2.487 ng/ml, GA3 2.592 ng/ml, GA9 3.998, and GA24 6.191 ng/ml). The culture filtrate from the Lt-1-3-3 fungal isolate produced greater amounts of GA9 and GA24 than the wild-type Gibberella fujikuroi, a fungus known to produce large amounts of gibberellins. By the molecular analysis, fungal isolate Lt-1-3-3 was identified as Gibberella intermedia, with 100% similarity.
The gibberellins (GAs) play important roles in plant growth and development. Twenty three fungi were isolated from the roots of Lindera obtusiloba and Vaccinium koreanum. The numbers of GA-producing fungi were six strains from Lindera obtusiloba and four strains from Vaccinium koreanum. The fungi with GAs-producing activity were incubated for seven days in 40 ml of Czapek's liquid medium at $25^{\circ}C$, 120 rpm, and the amount of each GA in the medium was measured by gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS) to determine the productivity of GAs. Penicillium griseofulvum KNU5379 produced more GA in case of $GA_{3}$ than Neurospora crassa known as a GAs-producing fungus. P. griseofulvum KNU5379 was shown to produce $GA_1\;9.79\;ng,\;GA_3\;133.58\;ng,\;GA_4\;2.64\;ng,\;GA_7\;7.80\;ng\;and\;GA_{53}\;0.73\;ng$ in 25 ml of liquid medium. Bioassay using culture fluid of GAs-production fungi was performed on rice sprout.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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