Probiyotik bakterilerin ve seçilmiş sentetik kimyasalların Culex pipiens larvalarına karşı aktivitesinin araştırılması
Investigation of activity of probiotic bacteria and selected synthetic chemicals against Culex pipiens larvae
Yazar: YAKUP KALDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. NAZMİYE ÖZLEM ŞANLI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Bakteriler = Bacteria ; Kimyasal maddeler = Chemical materials ; Larva = Larva ; Probiyotikler = Probiotics ; Sentetik-1 = Synthetic-1 ; Sivrisinekler = Culicidae

Özet:
Sivrisinekler (Diptera: Culicidae) ölümcül enfeksiyonların taşınmasında rol oynamaları nedeniyle en zararlı vektörlerden biri olarak kabul edilmektedir. Sivrisinek kaynaklı hastalıklar, her yıl yaklaşık 700 milyon vaka, bir milyondan fazla ölüm ve 12 milyar ABD doları tutarında ekonomik maliyetten sorumludur. Ticaret ve seyahat aktiviteleri ile sivrisinek türleri farklı coğrafyalarda yayılmaktadır. Sivrisinek kontrolü için kullanılan, ticari olarak bulunabilen kimyasal bileşikler genellikle insanlar için toksiktir, insanlarda döküntü, şişme veya göz tahrişi gibi önemli cilt ve sinir sistemi sorunlarına neden olmaktadır. Ayrıca pestisit direnci son yıllarda arttığından, sivrisinek üremesini tam anlamıyla kontrol etmek zor, hatta imkansızdır. Sivrisineklerin yol açtığı hastalıklarla ilgili mevcut bilgiler ve bu hastalıkların yeniden ortaya çıkışına ilişkin son istatistikler, hâlihazırda uygulanmakta olan kontrol yöntemlerinin yetersiz kaldığını göstermektedir.  Vektörle mücadelede, çevreye toksik biyosidal ürün kullanılması, biyosidal ürünlere karşı direnç gelişimi ve hedef dışı canlılara olumsuz etkisi nedeniyle yeni vektör kontrol teknikleri ve araçlarına ihtiyaç duyulmaktadır. 
Alternatif vektörle mücadele ajanlarına duyulan ihtiyaçtan yola çıkılarak, çalışmamızda biyokontrol ajanı adayı olarak daha önce laboratuvarımızda geleneksel fermente Türk içecekleri boza, kefir ve şalgamdan izole edilen ve antimikrobiyal aktivitesi bilinen probiyotiklerin; sentetik kimyasal olarak katyonik yüzey aktif bileşik, kitosan ve çinko oksit (ZnO) nanoparçacıkları sentezlenip, larvasidal aktivitesinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Literatür tarama sonuçlarımıza göre gerek Türk fermente içeceklerinden izole edilmiş suşlarımız, gerekse katyonik bileşik çinko oksit (ZnO), kitosan ve SilQUAT (trimetoksilil quat) bileşiklerinin vektörle mücadelede kullanımına ilişkin yürütülmüş bir çalışmaya rastlanmamıştır.
İstanbul genelinde toplanan sivrisinek larvaları, İstanbul Büyükşehir Belediyesi Vektörlerle Mücadele Laboratuvarı'na getirilmiş ve Culex pipiens olarak tayin edilen sivrisinek larvalarına karşı dokuz adet probiyotik bakterinin, SilQUAT, kitosan ve çinko oksit bileşiklerinin biyoanaliz testleri, WHO (2005) protokolüne göre yapılmıştır. Probiyotik suş ve sentetik kimyasalların farklı konsantrasyonlarına 24 saat ve 48 saat maruziyet sonrası Culex pipiens'in canlı larvaları sayılarak, elde edilen değerler Abbott formülüne düzeltilmiş, Anova Tek Etken formülüne göre istatistiksel olarak analiz edilmiştir.
Abbott formülü kullanılarak düzeltilmiş yüzde ölüm oranlarına göre, test edilen probiyotik suşlar arasında en yüksek ölüm oranını kefirden izole edilen Lactobacillus fermentum suşunun 24 ve 48 saatlik temas sürelerinde sırasıyla % 41.66 ve % 83.32 değerleri ile sağladığı belirlenmiştir. 48 saatlik temas süresinde en yüksek larvasidal aktivite gösteren suşların L. fermentum (% 83.32); Acetobacter peroxydans (% 54); Gluconobacter frateurii (% 42.74);  ve Lactobacillus pentosus (% 40.83) olduğu belirlenmiştir. Denenen sentetik kimyasallar arasında en yüksek larvasidal aktivite 250 mg/L SilQUAT bileşiği konsantrasyonuna 24 ve 48 saat temas sonrası sırasıyla % 28 ve % 71.47 olarak belirlenmiştir. 
Çalışmamızda kullandığımız probiyotik suşları ve sentetik kimyasallar vektörlerle mücadele kapsamında ekonomik giderlerini azaltan, çevreye en az zararlı, hedef dışı canlıları etkilemeyen ve direnç oluşumunu azaltan yeni potansiyel larvasit olarak değerlendirilip ileri teknikler kullanılarak araştırılmalıdır.

Abstract:
Mosquitoes (Diptera: Culicidae) are considered one of the most harmful vectors due to their role in carrying deadly infections. Mosquito-borne diseases are responsible for approximately 700 million cases, more than one million deaths, and an economic cost of US$12 billion each year. Mosquito species spread in different geographic locations due to trade and travel activities. Commercially available chemical compounds used for mosquito control are often toxic to humans, causing significant skin and nervous system problems such as rash, swelling, or eye irritation. Additionally, as pesticide resistance has increased recently, it is difficult or even impossible to control mosquito breeding completely. Current knowledge of mosquito-borne diseases and recent statistics on the re-emergence of these diseases indicate that currently implemented control methods are inadequate. New vector control techniques and tools are needed in the fight against vectors due to the use of biocidal products that are toxic to the environment, the development of resistance to biocidal products and their negative effects on non-target organisms. 
Based on the need for alternative vector control agents, our study aimed to evaluate the larvicidal activity of antimicrobial probiotics which were previously isolated from traditional fermented Turkish beverages boza, kefir and turnip juice, and selected synthetic chemicals in our laboratory, as biocontrol agent candidates. According to our literature review results, no study has been found on the use of our strains isolated from Turkish fermented beverages, or the compound synthesized with cationic compound (trimethoxylyl quat (SilQUAT) compound), chitosan and zinc oxide (ZnO) nanoparticles, in the fight against the vector.
Mosquito larvae collected throughout Istanbul were brought to the Istanbul Metropolitan Municipality Vector Control Laboratory and bioanalysis tests of nine probiotic bacteria (three each isolated from boza, kefir and turnip juice) and synthetic chemicals were performed against mosquito larvae identified as Culex pipiens, according to the WHO (2005) protocol. After 24 hours and 48 hours of exposure to different concentrations of probiotic strains and synthetic chemicals, live larvae of Culex pipiens were counted in the experimental containers, and the obtained values were corrected to the Abbott formula and statistically analyzed according to the Anova Single Factor formula.
According to the percentage mortality rates corrected using the Abbott formula, it was determined that the Lactobacillus fermentum strain isolated from kefir provided the highest mortality rate among the tested probiotic strains, with values of 41.66% and 83.32% at 24 and 48-hour contact times, respectively. The strains showing the highest larvicidal activity during the 48-hour contact period were L. fermentum (83.32%); Acetobacter peroxydans (54%); Gluconobacter frateurii (42.74%); and Lactobacillus pentosus (40.83%). Among the synthetic chemicals tested, the highest larvicidal activity was determined as 28% and 71.47% after 24 and 48 hours of contact with a concentration of 250 mg/L SilQUAT compound, respectively.
The probiotic strains and synthetic chemicals we used in our study should be evaluated as new potential larvicides that reduce economic costs within the scope of combating vectors, are least harmful to the environment, do not affect non-target organisms, and reduce the resistance, and should be investigated using advanced techniques.