Bitki gelişmesini teşvik edici bakterilerin çayda gelişme, verim, bazı kalite parametreleri ve enzim aktivitelerine etkilerinin araştırılması
The study of the effect of plant growth promoting bactria on tea development, production, some quality parameters and enzyme activities
Yazar: ATEFEH VARMAZYARİ
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN ÇAKMAKÇI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Bakteriler = Bacteria ; Bitki gelişimi = Plant development ; Enzim aktivitesi = Enzyme activity ; Çay = Tea ; Ürün kalitesi = Product quality

Özet:
Bu araştırma, Hazar Denizinin Güney kıyılarında asidik çay rizosferi topraklarından izole edilerek tanısı, karekterizasyonu, azot fiksasyonu, fosfat çözme, karbon kullanım etkinliği ve bitki gelişmesini teşvik etme gibi özellikleri belirlenerek çay yetiştiriciliğinde biyolojik gübre olarak kullanılabilecek bakteri geliştirilmesi amacıyla yürütülmüştür. Bu çalışmada, asidik çay rizosfer toprağında kültüre alınabilen azot fikseri ve fosfat çözücü bakteri çeşitliliği araştırılmıştır. İzolasyonda azotsuz katı malat-sükroz ve genel (TSBA) besi yeri; izolatların fosfat çözme özelliklerinin belirlenmesinde sıvı NBRIP-BPB ve sükroz-trikalsiyum fosfat agar besi yeri kullanılmıştır. Saflaştırılmış izolatlar, bilgisayar kontrollü gaz kromatografi sistemi olan MIDI metotlarına göre yağ asit metil ester ekstraksiyonu (FAMEs) analizi ve BIOLOG sistemine göre tanılanmıştır. Araştırmada 4 farklı lokasyonda 167 toprak örneğinden 263 orijinal bakteri izole edilmiş ve bitki gelişmesini teşvik etme özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. Bu izolatların 216'sının azotu fikse edebildiği, 172 izolatın fosfat çözebildiği ve 154 bakteri izolatının aynı anda serbest azot fiksedebildiği ve fosfat çözücülük özelliğinde olduğu belirlenmiştir. Çay rizosfer topraklarında kültüre alınabilen, azot fiksasyonu ve fosfat çözme aktivitesi bakımından yaygın ve hakim olan ve biyolojik gübrelemede kullanılabilecek faydalı bakterilerin çoğunluğu Bacillus ve Pseudomonas cinslerine ait B. subtilis, B. pumilus, B. licheniformis, B. laevolacticus, P. fluorescens, B. megaterium ve P. putida türleridir. Çay rizosferinden izole edilen 263 bakteriden seçilen tekli, ikili ve üçlü kombinasyonlar halinde farklı potansiyel PGPR izolatlarının iki yıl süreyle Rize Atatürk Çay ve Bahçe Bitkileri Araştırma Enstitüsünde doğal koşullar altında tarla ve saksı denemelerinde üç çay klonunda (Muradiye 10, Hamzabey ve Pazar-20) gelişme enzim ve verimi üzerine etkisi test edilmiştir. Bakteriyel etkinlik seçilen bakteri türü, çay klonları ve ele alınan parametrelere göre değişmiştir. Özellikle yeni izole edilen azot fikseri ve fosfat çözücü P. fluorescens AR-7 ve AR-9, B. subtilis AR-12, AR-17, AR-21 ve AR-67; B. pumilus AR-22 ve AR-64; B. licheniformis AR-29, P. polymyxa AR-33, ve R. erythropolis AR-49 izolatları test edilen Türk Çay Klonlarında gövde gelişmesi, yaprak verimi, makro ve mikro element alımı, antioksidan ve diğer enzim aktivitesi dahil gelişmeyi teşvik etmiştir. Araştırmada test edilen bakterilerin, kimyasal gübre gereksinimini azaltabildiği, organik ve iyileştirilmiş tarım uygulamalarında biyolojik gübre olarak kullanılabilecek potansiyele sahip olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Bitki gelişimini teşvik edici bakteri, izolasyon, azot fiksasyonu, fosfat çözücülüğü, verim ve kalite, enzim aktivitesi, karbon kaynağı kullanımı, aside toleranslı strain, çay, Camellia sinensis

Abstract:
This study was conducted to isolate and identify plant growth promoting bacteria (PGPR) as biofertilizers from the acidic rhizosphere of tea grown in the southern coast of the Caspian Sea region and to evaluate their potential use for nitrogen fixation, phosphate solubilisation, high carbon sources utiliza¬tion and improving plant growth of tea. This study investigates the diversity of cultivable N2-fixing and P-solubilising bacteria originated from rhizospheric acidic soils samples of tea plants growth. A nitrogen-free solid malate-sucrose and nonselective tryptic soy agar (TSA) medium were used to isolate N2-fixing bacteria. Phosphate solubilization activity of the bacterial iso¬lates were detected on NBRIP-BPB and sucrose-tricalcium phosphate agar. The isolates were identified based on whole-cell fatty acid methyl ester (FAMEs) analysis using the MIDI system and BIOLOG assays. In the study, 263 bacterial strains were isolated from 167 rhizospheric acidic soil samples from 4 locations, and characterized for plant growth promoting attributes. Among the strains, 214 strains exhibited N2-fixing activity and 172 were efficient in phosphate solubilization; and 154 strains were efficient in N2-fixation and P-solubilization. The most common bacteria associated with the roots of tea crops were Bacillus and Pseudomonas genus comprised many different species, with the most abundant being B. subtilis, B. pumilus, B. licheniformis, B. laevolacticus, P. fluorescens, B. megaterium and P. putida. The selected different potential PGPR in single, dual and three strains combinations on the basis of their laboratory tests value, were tested for their growth, enzymes activity and yield increasing potential of three tea clones (Muradiye 10, Hamzabey and Pazar-20) under natural soil conditions by conducting pot and field experiments in two years at the Ataturk Tea and Horticultural Research Institute of Rize. Bacterial efficiency was variable and depended on the inoculants strain, tea clone and growth parameters evaluated. In particular, newly N2-fixing and/or P-solubilising bacterial strains of P. fluorescens AR-7 and AR-9; B. subtilis AR-12, AR-17, AR-21 and AR-67; B. pumilus AR-22 and AR-64; B. licheniformis AR-29, P. polymyxa AR-33, and R. erythropolis AR-49 stimulated overall plant growth, including shoot development and leaf yield, improving macro- and micro-nutrient uptake, and activities of antioxidants and other enzymes of Turkish registered tea clones. Tested bacteria can reduce the need for chemical fertilizers be identified as having potential to be used as biological fertilizer in the organic and improved agricultural practices.
Keywords: Plant growth-promoting bacteria, isolation, nitrogen fixation, phosphate solubilisation, yield and quality, enzyme activity, carbon source utilization. acid tolerant strains, tea, Camellia sinensis