Bacillus subtilis ve B. thuringiensis izolatlarının biyolojik iyileştirme potansiyellerinin tatlı sularda kontrollü koşullarda araştırılması
The investigation of biological improvement potentials of Bacillus subtilis and B. thuringiensis isolates under controlled conditions in freshwater
Yazar: AYŞE KALAYCI
Danışman: PROF. DR. GONCA ALAK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology ; Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Günümüzde biyolojik iyileştirme (biyoremediasyon) teknikleri çevre dostu akıllı çözümler olarak su kirliliğinin giderilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Malacosoma neustria ve Ricania simulans'dan izole edilen ve moleküler olarak tanılanan Bacillus subtilis ve B. thuringiensis izolatlarının yetiştiricilik faaliyetlerine bağlı akuatik kirliliğin giderilmesinde tekli ve çoklu kültürlerinin etkinliği araştırılmıştır. Bu amaçla kalitatif biyoindikatör olarak japon balıklarının (Carassius auratus) bulunduğu ortamlar (kullanılmış akvaryum suyu içeren) iki adet kontrol [K (+) kirlilik kontrolünde kullanılan Bacillus içerikli ticari bir ürün ve K (-)  negatif kontrol olarak herhangi bir ürün/uygulama içermeyen] ve 3 adet bakteri uygulaması [(Bacillus thuringiensis strain CP-1 grubu, Bacillus subtilis strain FD-1 grubu ve Bacillus thuringiensis strain CP-1+ Bacillus subtilis strain FD-1 grubu)] olmak üzere toplam 15 adet akvaryumdan oluşmuştur. Akvaryum sularında kontrollü koşullarda nitrit azotu, nitrat azotu, amonyum azotu, toplam fosfor ve ağır metal [alüminyum (Al), demir (Fe), kadmiyum (Cd), krom (Cr), bakır (Cu), mangan (Mn), nikel (Ni), bor (B) ve selenyum (Se)] konsantrasyonları ve bazı su kalite parametreleri [çözünmüş oksijen, pH, sıcaklık, iletkenlik, bulanıklık, renk, serbest klor, toplam klor, alkalinite, toplam sertlik] değişimleri araştırılmıştır. Kurulan deney düzeneklerinde B.subtilis ve B. thuringiensis izolatlarının 1x107 kob/ml olacak şekilde tekli ve çoklu kültürlerinin inoküle edildiği ortamlar bu izolatların olmadığı kontrol grupları ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve ortamlarda yayma plak yöntemi ile toplam aerobik mesofilik bakteri sayımları yapılmıştır. 
Deney düzeneklerinde altı gün sonunda Bacillus izolatlarının tekli ve çoklu kültürlerinin yer aldığı 17-20±0,05 °C sıcaklık, 5,1-8,1 pH, 2- 4,6 mg/l çözünmüş oksijen değerlerine sahip ortamda toplam fosfor değerinde % 2 artış görülürken, amonyak azotu % 4, nitrit azotu % 80, nitrat azotu için % 100 giderim oranı tespit edilmiştir. Ağır metal konsantrasyonlarındaki değişimlerde ise büyükten küçüğe Ni, Cr, Se, Al, Cd, Mn, Fe ve B için sırasıyla % olarak 57, 50, 50, 43, 40, 23, 5 ve 2 oranlarında giderim belirlenmiştir. B. thuringiensis izolatının metal gideriminde B. subtilis'ten daha etkili olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak B. subtilis ve B. thuringiensis izolatlarının biyolojik iyileştirmede potansiyel sundukları tespit edilmiştir.

Abstract:
Today, biological improvement (bioremediation) techniques are widely used to remove water pollution as environmentally friendly smart solutions. In this study, Bacillus subtilis and B. thuringiensis isolates, which were molecularly recognized and isolated from Malacosoma neustria and Ricania simulans, were investigated in terms of the effectiveness of single and multiple cultures in eliminating aquatic pollution related to aquaculture activities. For this purpose, environments with goldfish (Carassius auratus) as a qualitative bioindicators (containing used aquarium water) consisted of a total of 15 aquariums, two controls [C (+) is a commercial product containing Bacillus used in pollution control and C (-) does not contain any product / application as a negative control] and 3 bacterial applications [(Bacillus thuringiensis strain CP-1 group, Bacillus subtilis strain FD-1 group and Bacillus thuringiensis strain CP-1 + Bacillus subtilis strain FD-1 group)]. Nitrite nitrogen, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen, total phosphorus and heavy metal [aluminum (Al), iron (Fe), cadmium (Cd), chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), nickel (Ni), boron (B) and selenium (Se)] concentrations and some water quality parameters [dissolved oxygen, pH, temperature, conductivity, turbidity, color, free chlorine, total chlorine, alkalinity, total hardness] were investigated in aquarium waters. In the established experimental setups, the environments where B.subtilis and B. thuringiensis isolates were inoculated with single and multiple cultures at 1x107 CFU / ml were evaluated comparatively with control groups without these isolates, and total aerobic mesophilic bacterial counts were performed in the media by smear plate method.

At the end of the six days of experiment, in the environment in which single and multiple cultures of Bacillus isolates were presented with 17-20 ± 0.05 °C temperature and 5.1-8.1 pH, 2-4.6 mg / l dissolved oxygen values, 2% increase in total phosphorus value was observed. On the other hand, 4% removal for ammonia nitrogen, 80% removal for nitrite nitrogen, and 100% removal for nitrate nitrogen were observed. In the changes in heavy metal concentrations, the removal for Ni, Cr, Se, Al, Cd, Mn, Fe and B were observed from highest to lowest as 57%, 50%, 50%, 43%, 40%, 23%, 5% and 2%, respectively. It also has been seen that B. thuringiensis isolate was observed to be more effective than B. subtilis in metal removal. As a result, B. subtilis and B. thuringiensis isolates have been found to offer potential in biological healing.