Mikrobiyal aşılayıcı

Toprak aşılayıcılar veya biyo aşılayıcılar olarak da bilinen mikrobiyal aşılayıcılar, bitki sağlığını geliştirmek için faydalı rizosferik veya endofitik mikropları kullanan tarımsal ıslahlardır. İlgili mikropların çoğu, her iki tarafın da fayda sağladığı hedef ürünlerle simbiyotik ilişkiler kurmaktadır (karşılıklılık). Mikrobiyal aşılayıcılar bitki beslenmesini iyileştirmek için uygulanırken, bitki hormon üretimini uyararak bitki büyümesini teşvik etmek için de kullanılabilmektedirler.

Aşıların tarımdaki faydalarına yönelik araştırmalar, biyogübre olarak kapasitelerinin ötesine geçmektedir. Mikrobiyal aşılayıcılar, mahsul türlerinin birkaç yaygın mahsul hastalığına karşı sistemik kazanılmış direncini (SAR) indükleyebilmektedir (patojenlere karşı direnç sağlar).

Ek olarak, mikrobiyal aşılayıcıların, dikkate alınması gereken toprak mikrobiyal topluluğunu sıklıkla değiştirdiği giderek daha fazla kabul edilmektedir (Mawarda ve diğerleri, 2020).

Yaygın olarak aşılayıcı olarak uygulanan rizobakteriler, nitrojen sabitleyicileri, fosfat çözücüleri ve makrobesin nitrojen ve fosforun konukçu bitki için kullanılabilirliğini artıran kökle ilişkili diğer faydalı bakterileri içermektedir. Bu tür bakterilere yaygın olarak bitki büyümesini teşvik eden rizobakteriler (PGPR) denir.

En yaygın olarak uygulanan rizobakteriler Rhizobium ve yakından ilişkili cinslerdir. Rhizobium, baklagillerin köklerindeki nodüller içinde simbiyotik ilişkiler oluşturan nitrojen sabitleyici bakterilerdir. Bu, konakçının azot beslemesini arttırmaktadır ve soya fasulyesi, nohut ve diğer birçok baklagil mahsulünün yetiştirilmesi için önemlidir. Baklagil olmayan ürünler için, Azospirillum'un bazı durumlarda azot fiksasyonu ve bitki beslemesi için faydalı olduğu kanıtlanmıştır.

Tahıl bitkileri için, diazotrofik rizobakteriler bitki büyümesini, tane verimini (Caballero-Mellado ve diğerleri, 1992), azot ve fosfor alımını, ve azotu (Caballero-Mellado ve diğerleri, 1992), fosforu (Caballero-Mellado ve diğerleri, 1992) arttırmıştır. Caballero-Mellado ve diğerleri, 1992; Belimov ve diğerleri, 1995) ve potasyum içeriği (Caballero-Mellado ve diğerleri, 1992). Rizobakteriler kök düğümlerde yaşamaktadır ve baklagillerle ilişkilidir.

Fosfor beslemesini iyileştirmek için, Agrobacterium radiobacter gibi fosfat çözücü bakterilerin (PSB) kullanımı da dikkat çekmiştir (Belimov ve diğerleri, 1995a; 1995b; Singh & Kapoor, 1999). Adından da anlaşılacağı gibi PSB, inorganik toprak fosfatlarını bitkiler tarafından alımını sağlayan daha basit formlara parçalayan serbest yaşayan bakterilerdir.

Mantarlar ve bitki kökleri arasındaki simbiyotik ilişkilere Mikoriza birlikteliği denmektedir. Bu simbiyotik ilişkiler hemen hemen tüm kara bitkilerinde mevcuttur ve hem bitkiye hem de mantarlara hayatta kalma konusunda avantajlar sağlamaktadır. Bitki, aksi halde elde edemeyeceği besinlere bitki erişimi sağlayan hifler ile kök emme alanını arttırmak karşılığında enerji üretiminin %5-30'unu mantarlara verebilmektedir. En yaygın iki mikoriza, arbusküler mikoriza ve ektomikorizadır. Ektomikoriza birlikleri en yaygın olarak odunsu türlerde bulunur ve tarımsal sistemler için daha az etkiye sahiptir.

Arbusküler mikoriza (AM), konukçu bitki fosforuna erişme ve sağlama yeteneği nedeniyle potansiyel bir tarım değişikliği olarak dikkat çekmiştir. AM mantarları ve rizobakteri karışımı ile aşılanmış düşük gübrelemeli sera sistemi altında %100 doğurganlıktan verilen domates verimi %70 verimle elde edilmiştir. Gübre uygulamasındaki bu %30'luk azalma, besin kirliliğinin azaltılmasına ve fosfor (Pik fosfor) gibi sınırlı mineral kaynaklarının uzatılmasına yardımcı olabilmektedir. Diğer etkiler arasında tuzluluk toleransındaki artışlar, kuraklık toleransı ve eser metal toksisitesine karşı direnç yer almaktadır.

Tek başına mantar aşılaması konukçu bitkilere fayda sağlayabilmektedir. Diğer değişikliklerle eşleştirilmiş aşılama, koşulları daha da iyileştirebilir. Kompostla birlikte arbusküler mikorizal aşılama, kişisel bahçeler, tarım ve fidanlıklar için yaygın bir ev değişikliğidir. Bu eşleşmenin, madencilikten etkilenen topraklarda mikrobiyal fonksiyonları da destekleyebildiği gözlemlenmiştir.

Bazı mantar ortakları, belirli ekotonlarda veya belirli mahsullerde en iyisini yapmaktadır. Bitki büyümesini teşvik eden bakterilerle eşleştirilmiş arbusküler mikorizal aşılama, yayla pirinç çeltiklerinde daha yüksek verim ve daha hızlı olgunlaşma ile sonuçlanmıştır.

Bitki Büyümesini Destekleyen Rhizobacteria (PGPR) suşlarının kombinasyonunun pirinç ve arpaya fayda sağladığı gösterilmiştir. İkili aşılamanın temel faydası, hem topraktan hem de gübreden bitki besin alımının artmasıdır. Birden fazla aşılayıcı suşunun, yalnızca bir suş diazotrofik olduğunda bile, tek aşılayıcı suşlarına kıyasla toplam nitrojenaz aktivitesini arttırdığı gösterilmiştir.