تعداد نشریات | 43 |

تعداد شمارهها | 1,604 |

تعداد مقالات | 13,043 |

تعداد مشاهده مقاله | 28,562,370 |

تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 11,362,111 |

## بهینه سازی محیط کشت برای تولید استوین در سویه Bacillus subtilis GB03 با استفاده از طراحی آماری آزمایش | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

زیست شناسی میکروبی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

مقاله 6، دوره 8، شماره 32، دی 1398، صفحه 47-57 اصل مقاله (2.62 M)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

نوع مقاله: پژوهشی- انگلیسی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22108/bjm.2018.110315.1120 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

نویسندگان | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

روح الله شریفی^{*} ^{1}؛ حسین کیانی^{2}؛ مسعود احمدزاده^{3}؛ کیوان بهبودی^{3}
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

^{1}استادیار گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

^{2}استادیار گروه علوم و صنایع غذایی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

^{3}استاد گروه گیاهپزشکی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

چکیده | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

مقدمه: تولید استوین توسط باکتریهای فراریشه نقش مهمی در افزایش رشد و مقاومت گیاهان به بیمارگرهای گیاهی دارد. هدف این پژوهش، بهینه سازی تولید استوین در B. subtilis GB03 با استفاده از روشهای طراحی آزمایش بود. مواد و روش ها: اهمیت هشت جزء مواد غذایی و شرایط کشت بر تولید استوین با استفاده از روش Plackett–Burman ارزیابی شد. از روش بالاترین درجه فراز و نشیب برای دستیابی به محدوده بهینه سه فاکتور منتخب استفاده شد و در نهایت سطح بهینه آنها توسط طرح مرکب مرکزی تعیین شد. نتایج: نتایج نشان داد که گلوکز، فسفات آمونیوم و سرعت همزنی اثر قابل توجه ای در تولید استوین داشتند. سطح بهینه فاکتورها مقدار 91/75 گرم گلوکز، 79/5 گرم فسفات آمونیوم و سرعت هم زنی 213 دور در دقیقه بود. بیشینه تولید استوین به مقدار 1/26 گرم در لیتر و در زمان 40 ساعت حاصل شد که 43 درصد بیشتر از محیط پایه بود. البته ترکیبات فرار آزاد شده از باکتری در محیط بهینه شده دارای فعالیت گیاهسوزی روی گیاهچه های Arabidopsis thaliana بود. نتایج نشان داد که غلظت یک قسمت در میلیون بیشترین اثر را در افزایش رشد گیاه داشت. بحث و نتیجه گیری: روش های آماری طراحی آزمایش ابزاری ارزشمند در بهینه سازی شرایط فرمانتاسیون برای افزایش تولید استوین هستند. اما به هر حال ترکیبات فرار تولید شده توسط باکتری در محیط بهینه شده گیاهسوز هستند و نیاز است قبل از مصرف غلظت بهینه آنها تهیه شود. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

کلیدواژهها | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

استوئین؛ باسیلوس؛ روش سطح پاسخ؛ رشد گیاه؛ گیاهسوزی | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

اصل مقاله | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) produces specific volatiles that have a positive impact on plant growth and could induce systemic resistance against plant diseases (1, 2). Ryu et al. (3) has demonstrated that 2, 3-butanediol and acetoin as its precursor produced by Despite the abundance of chemical approaches for the synthesis of acetoin, natural acetoin generated through fermentation and enzymatic reactions appears to be more promising since it is the consumer and environmentally friendly (8, 9). However, the most of common used strains for the purpose of acetoin production give low-yield in general media. Thereby, a lot of efforts have been made to optimize nutrient conditions in growth medium in order to enhance acetoin production using candidate strains (10-12). Xiao et al. (12, 13) based on the literature reviews showed that Nutritional and physiological factors such as media component, agitation, pH, and temperature of the cell culture are crucial for operating fermentative processes. In previous reports (14, 15), oxygen supply was an essential factor for acetoin and 2,3-butanediol production. Moes et al. (15) reported that oxygen level has a profound impact on acetoin/2,3- butanediol ratio production during fermentation, with acetoin and 2,3- butanediol being excreted under high oxygen levels and under low oxygen levels, respectively. Ji et al. (14) examined the acetoin and 2,3-butanediol production process at different oxygen supply conditions by changing agitation speed, and similar results were found. The objective of this study is to optimize fermentation conditions maximizing acetoin yield from
Thereafter, In order to estimate microbial population, one milliliter of the fermented sample was taken and relevant optical density (OD) was recorded using a UV-visible spectrophotometer (Lambda, Perkin-Elmer, USA) at 600 nm. Bacterial population was also determined by standard plate count method (SPC) and reported as Colony Forming Units (CFU) per milliliter. For analyzing acetoin concentration, one milliliter of cultivated cells was centrifuged at 10,000×g for 10 min. The supernatant was analyzed by the Romick and Fleming (18) method.
Where Y is the response (acetoin production); β
Table 1- Plackett–Burman matrix for screening of significant factors affecting acetoin production. Variables provided in coded and real values
Where Y is the predicted response, X
Where X is the coded value of the independent variable, U is the real value of the independent variable, U
To approach the optimum response, the fitted first-order model equation for acetoin production was obtained from the PB design experiments: Eq. 4 Y =5.172+0.085X The coefficient of each variable in Eq. 4 represents the strength of the effect of this variable on acetoin production. Statistical testing was carried out using Fisher’s test for ANOVA according to the experimental data. The F and p values were 11.36 and 0.0163, respectively. The test model was statistically significant at the 98.8% level of significance. The coefficient R
Table 2- statistical analysis of Plackett–Burman design
R * Significant at 95%
Table 3 Experiment design and results of the steepest ascent path
By applying multiple regression analysis on the experimental data, the response variable and the test variables were related by the following second-order polynomial equations (Eq. 5). Eq. 5 Y=27.86+1.55X Where Y is the predicted acetoin production (g/l); X1, X2 and X3 are the coded values of glucose, ammonium phosphate and agitation speed, respectively. The model predicted the optimum values of the three most significant factors to be X The response surfaces curves are plotted to explain the interaction of the variables (Fig. 1). Each figure demonstrates the effect of two factors while the other factor was fixed at its optimum level and the other two varying factors within their experimental ranges It can be concluded from Fig. 1b that an increase in acetoin production could be significantly achieved by the increase in glucose concentration and agitation speed. This suggests that both variables have a very substantial effect on the acetoin production. As the agitation speed increased, the maximum response appeared near the middle of the glucose level. The response also varied noticeably at different levels of glucose along the axis, thus, suggesting a considerable interaction between these two factors. Fig. 1c depicts the combined effects of ammonium phosphate concentration and agitation speed.
Fig. 1- Response surface and its corresponding counter plot of acetoin production from Table 4- the results of the central composite experiment in coded units and real values
Table 5- Significance test of regression coefficient and quadratic model
Table 6- experimental vs. predicted values of acetoin
Pearson correlation coefficient=0.94
Fig. 2- Plant growth promotion in Arabidopsis seedlings by exposure to volatiles of
The medium for acetoin production by According to our findings, glucose, ammonium phosphate and agitation speed significantly influenced the acetoin production. According to the literature, carbon and nitrogen source follow similar patterns for diol, acetoin and butanediol, production, but agitation speed presented an opposite role in the production of acetoin and butanediol. Sun et al. (10) showed that sucrose like carbon source is a key medium component for acetoin production and led to 41 g/l acetoin concentration in Moes et al. (15) discussed the effects of oxygen levels on diol production by In conclusion, we conducted a series of statistical experimental designs to improve the medium for acetoin production by Statistical experimental designs appeared to be an influential tool for the optimization of fermentation conditions to enhance the acetoin production. Since there are a few reports on the medium and fermentation process optimization or for acetoin production using statistical experimental designs, this study could be a reference work for further relevant researches aiming for acetoin production. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

مراجع | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

(1) Sharifi R, Ryu C-M. Are bacterial volatile compounds poisonous odors to a fungal pathogen (2) Sharifi R, Ryu C M. Chatting with a tiny belowground member of the holobiome: communication between plants and growth-promoting rhizobacteria. (3) Ryu C M., Farag M A., Hu C H., Reddy M S., Kloepper J W, Pare P W. Bacterial volatiles induce systemic resistance in (4) Rudrappa T., Biedrzycki M L., Kunjeti S G., Donofrio N M., Czymmek K J., Paul W P, et al. The rhizobacterial elicitor acetoin induces systemic resistance in (5) 5. Xie X., Zhang H, Pare P W. Sustained growth promotion in (6) Hahm M S., Sumayo M., Hwang Y J., Jeon S A., Park S J., Lee J Y, et al. Biological control and plant growth promoting capacity of rhizobacteria on pepper under greenhouse and field conditions. (7) Sharifi R, Ryu C-M. Revisiting bacterial volatile-mediated plant growth promotion: Lessons from the past and objectives for the future. (8) Dettwiler B., Dunn I J., Heinzle E, Prenosil J E. A simulation model for the continuous production of acetoin and butanediol using (9) Qureshi N, Cheryan M. Production of 2,3-butanediol by (10) Sun J-A., Zhang L-Y., Rao B., Shen Y-L, Wei D-Z. Enhanced acetoin production by (11) Teixeira R M., Cavalheiro D., Ninow J L, Furigo Jr A. Optimization of acetoin production by (12) Xiao Z J., Liu P H., Qin J Y, Xu P. Statistical optimization of medium components for enhanced acetoin production from molasses and soybean meal hydrolysate. (13) Xiao Z, Lu J R. Strategies for enhancing fermentative production of acetoin: A review. (14) Ji X-J., Huang H., Du J., Zhu J-G., Ren L-J., Hu N, et al. Enhanced 2,3-butanediol production by (15) Moes J., Griot M., Keller J., Heinzle E., Dunn I J, Bourne J R. A microbial culture with oxygen-sensitive product distribution as a potential tool for characterizing bioreactor oxygen transport. (16) Reddy L V A., Wee Y-J., Yun J-S, Ryu H-W. Optimization of alkaline protease production by batch culture of (17) Yang T., Zhang X., Rao Z., Gu S., Xia H, Xu Z. Optimization and scale-up of 2,3-butanediol production by (18) Romick T, Fleming H. Acetoin production as an indicator of growth and metabolic inhibition of (19) Tian Y., Fan Y., Zhao X., Zhang J., Yang L, Liu J. Optimization of fermentation medium for acetoin production by (20) Yadav N K, Gupta K G. Effect of substrates on acetoin production by (21) Marwoto B., Nakashimada Y., Kakizono T, Nishio N. Enhancement of (R,R)-2,3-butanediol production from xylose by (22) Garg S K, Jain A. Fermentative production of 2,3-butanediol: A review. (23) Nakashimada Y., Kanai K, Nishio N. Optimization of dilution rate, pH and oxygen supply on optical purity of 2, 3-butanediol produced by Ann M N., Cho Y E., Ryu H J., Kim H T, Park K. Growth promotion of tobacco plant by 3-hydroxy-2-butanone from | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

آمار تعداد مشاهده مقاله: 798 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 575 |