Kurutmalık biber (Capsicum annum L.) meyvelerinde mikotoksin oluşturan bazı fungal etmenlerin gelişimi üzerine bitki uçucu yağ, isothiocyanate ve antagonist bakteri izolatlarının in vitro koşullarda antifungal etkilerinin belirlenmesi
Determination of in vitro antifungal efficiencies of plant essential oils, isothiocyanate compounds and antagonist bacterial isolates on development of mycotoxin producing fungal agents in dried pepper (Capsicum annum L.)
Yazar: MEHMET ATAY
Danışman: PROF. DR. SONER SOYLU
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Kurutulmuş biber meyveleri, toksijenik funguslar tarafından salgılanan mikotoksin sonuçlu fungus enfeksiyonlarıyla, çok sık enfekte olmaktadırlar. Yerel satıcı ve pazarlardan, hastalıklı olduğundan şüphelenilen 40 farklı kurutulmuş kırmızı biber numunesi rastgele seçilmişve ardından bu örneklerden, hasat sonrası bozulmalara neden olan 40 farklı fuzgus izolatı izole edilmiş ve tanımlanmıştır. Aspergillus niger (% 20) en baskın rastlanılan fungus türü olurken, Fusarium incarnatum (% 15) ve Alternaria alternata (% 12.5) takip etmiştir. Bitkisel kökenli maddeler ve biyolojik etmenler gıda ürünlerini fungus enfeksiyonlarından korumak adına çevre dostu ve güvenli yaklaşımlar sunduklarındanisothiocyanate (ITC) bileşikleri ve bitki uçucu yağları gibi, bitkilerden elde edilen maddelerin uçucu antifungal potansiyelleri ile bazı antagonist bakteri izolatları, in vitro koşullarında A. niger, A. alternata ve F. incarnatum'ınmiselyal gelişimlerini engellemeleri adına değerlendirilmiştir. Allyl (AITC), benzyl (BITC), ethyl (EITC) ve methyl (MITC) isothiocyanate bileşikleri test edilen tüm fungus izolatlarının gelişmelerini önemli derece engellemiştir. Misel gelişimi A. niger için 0.09-0.15 µl/petri, A. alternata için 0.09-0.21 µl/petri ve F. incarnatum için 0.06-0.21 µl/petri konsantrasyonlarında tamamen engellenmiştir. MITC en etkili antifungal bileşen olarak tespit edilirken A. niger, ITC bileşiklerine karşı en duyarlı patojen olarak saptanmıştır. Test edilen fungus izolatlarına karşı en güçlü antifungal etkinlik (% 100 engelleme) Thymbra spicata (2.0-6.0 µl/petri), Thymusvulgaris (4.0-6.0 µl/petri) veOriganum syriacum (4.0 µl/petri) uçucu yağlarında kaydedilmiştir.Eucalyptus camaldulensis test edilen tüm fungal izolatlara karşı en düşük antifungal aktiviteyi (16.0-40.0 µl / petri) göstermiştir. Taze ve sağlıklı olarak kurutulmuş biber meyvelerinin iç dokularından toplam 25 endofitik bakteri izolatı elde edilmiş, bu izolatlardan 16 tanesi, fungus izolatlarına karşı antagonistik potansiyelleri için seçilmiş ve MALDI-TOF MS analizi ile tanımlanmaları yapılmıştır. İkili kültür testinden sonra Bacillus amyloliquefaciens AFP1 (F. incarnatum'a karşı), Bacillus atrophaeus AFP2 (A. alternata'ya karşı) veAcinetobacter calcoaceticus AFP24 (Aspergillus niger'e karşı) gibi farklı Bacillius spp. izolatları,in vitro koşullarında fungal hastalık etmenlerinin misel gelişimlerini engelleyerek (misel gelişim engelleme değerleri % 70.8-75.4 arasında değişmektedir) güçlü antaganististik etki göstermişlerdir.
Sonuç olarak, isothiocyanate bileşikleri ve bitki uçucu yağları gibi bitkisel kaynaklı maddeler ile beraber antagonist bakteri izolatları, gıda kökenli funguslara karşı yüksek düzeyde antifungal etki göstermişler ve gıda ürünlerini fungus kontaminasyonu ve devamında oluşan mikotoksin üretiminden korumak için çevre dostu, güvenilir bir yaklaşım sunarak başarılı bir şekilde sentetik pestisitlerin yerini alabilirler. ITC ve uçucu yağ bileşenleri bitkisel fumigant olarak, Bacillus izolatları mikrobiyal biyofungisit olarak tarımsal ürünlere kolayca uygulanabilirler. Bu çalışma, biberde hasat sonrası fungal etmenlere karşı ITC, bitki uçucu yağ ve antagonist bakteri türlerinin antifungal etkinliklerinin araştırıldığı ilk çalışmadır.

Abstract:
Dried pepper fruits are frequently contaminated by fungal infestations which result in mycotoxins secreted by toxigenic fungi. We have randomly collected 40 different suspected dried red pepper samples from local retailers/bazaar and 40 fungal isolates, which were responsible for postharvest deterioration of dried pepper fruits samples, were subsequently isolated and identified. Aspergillus niger (20%) was predomimant fungal disease agent isolated followed by Fusarium incarnatum (15%) and Alternaria alternata (12.5%). Since plant derived substances and biological control are eco-friendly and safer approaches to protect food commodities from fungal deterotions, volatile antifungal potentials of plant derived substances such as different isothiocyanate (ITC) compounds, plant essential oils (EOs) and antagonist bacterial isolates were evaluated against mycelial growth inhibition of A. niger, A. alternata and F. incarnatum in vitro conditions. Allyl (AITC), benzyl (BITC), ethyl (EITC) and methyl (MITC) isothiocyanates were strongly inhibited mycelial growth of all fungal isolates tested. Mycelial growth of A. niger was inhibited in 100% level by at concentrations of 0.09-0.15 µl/petri, A. alternata at concentrations of 0.09-0.21 µl/petri and F. incarnatum at concentration of 0.06-0.21 µl/petri. MITC was found as the most effective antifungal compound, A. niger was found as the most sensitive pathogen against ITC compounds. The strongest antifungal activities (100% inhibitions) were recorded for EOs of Thymbra spicata (2.0-6.0 µl/petri), Thymus vulgaris (4.0-6.0 µl/petri) and Origanum syriacum (4.0 µl/petri) against fungal isolates tested. Eucalyptus camaldulensis has showed the lowest antifungal activities (16.0-40.0 µl/petri) against all fungal isolates tested. A total of 25 endophytic bacterial isolates were obtained from the inner tissues of healthy dried and fresh pepper fruits, 16 of these isolates were selected for antagonistic potential against fungal isolates and identified by MALDI-TOF MS analysis. Following dual culture test, isolates of different Bacillus spp., such as Bacillus amyloliquefaciens AFP1 (against F. incarnatum), Bacillus atrophaeus AFP2 (against A. alternata) and Acinetobacter calcoaceticus AFP24(against Aspergillus niger) displayed the strong in vitro antagonistic activities by inhibiting mycelial growth of the fungal disease agents (mycelial growth inhibition values ranging between 70.8-75.4%).
In conclusion, plant derived substances such as isothiocyanate and essential oils along with antagonist bacterial isolates have shown excellent antifungal potentials against food borne fungi and may successfully replace synthetic pesticides, offering, an eco-chemical and safer approach to protect food commodities from fungal contamination and subsequent mycotoxin production. ITC and EO compounds can be easily released as botanical fumigants, Bacillus isolates as microbial biofungucides to the agri-commodities. This is the first study which investigated the antifungal effect of ITC, EO and antagonist bacterial species against post-harvest fungal disease agents of pepper fruits.