Gümüş nanopartiküllerinin domateste Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici jarvis & shoemaker'a karşı etkilerinin araştırılması
Investigation of effects of silver nanoparticles againts Fusarium oxysporum f.sp. radicis-iycopersici jarvis & shoemaker'a in tomato
Yazar: ILGIN AKPINAR
Danışman: PROF. DR. MUAMMER ÜNAL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Metal bazlı nanopartiküller arasında yer alan ve antibakteriyel, antiviral ve antifungal özelliklerinin dolayı gümüş nanopartiküllerinin (AgNP), kullanımları giderek yaygınlaşmaktadır. Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici domatese özgü konukçu olan ve domates üretimin yüksek kayıplara yol açan zararlı bir toprak kaynaklı patojendir. Bu çalışmanın amacı FORL üzerinde en etkin inhibisyon oranına sahip AgNP boyutunun belirlenmesi, patojeninin bulunduğu veya bulunmadığı ortamlarda domates bitkisi tohumu, 7.günlük bitkisi ve fidesi üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Araştırmamızın birinci kısmında farklı boyuttaki (3, 5, 8 ve 10 nm) AgNP'leri in vitro ortamda 6 farklı FORL izolatına uygulanarak maksimum inhibisyonun görüldüğü boyut ve konsantrasyon belirlenmiştir. İkinci kısımda ise in vivo ortamda Narcan-8 ve SC-2121 domates türlerinin tohum ve fidelerine farklı uygulamalar yapılarak bitkilerde ki morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal değişimler ortaya konmuştur. In vitro ortamda antifungal etki testleri ile 3 nm boyutunda ki ve 50 ppm konsantrasyonda ki AgNP uygulamasının FORL'ün misel büyümesi üzerinde %99,4 oranında inhibitor etki yarattığı belirlenmiştir. AgNP uygulaması sonrasında domates tohumlarının; çimlenme yüzdesi ve canlılık indeksinde anlamlı bir değişim görülmemiştir. Fakat morfolojik analizlerde primer kök ve gövde boyunda artışa sebep olmuştur. Biyokimyasal analizlerde ise; total klorofil, karetenoid ve antosiyanin miktarlarında ise konsantrasyon artışına bağlı olarak azalma görülmüştür. H2O2, MDA, total protein ve CAT miktarları azalırken GST, GR ve POX enzim aktivitelerinin miktarlarında artış belirlenmiştir. Büyük bitki analizlerinde ise kök ve gövde taze ağırlıkları ile uzunluklarında artış görülmektedir. H2O2, MDA, antioksidan enzimler ve total klorofil içeriğinde ise konsantrasyona ve domatesin türüne göre artma ve azalma görülmektedir. Sonuç olarak 3 nm boyutunda ki 37,5 ppm ve 50 ppm AgNP uygulamaların FORL'ün yarattığı hastalık şiddetini azalttığını ve domates bitkisinde ciddi verim kayıplarına sebep olucak şekilde stres yaratmadığı belirlenmiştir. 3 nm boyutunda AgNP içeren sulu dispersiyonlar FORL'ün kontrolü için etkili ve toksik olmayan bir preparat olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Silver nanoparticle (AgNP), a metal-based nanoparticle, is increasingly used for its antibacterial, antiviral and antifungal properties. Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici (FORL), is a tomato-specific harmful, soil-borne pathogen that causes high yield losses in tomato production. This study aims to determine the size of AgNP, which has the most effective inhibition rate on FORL, and to investigate its effects on tomato seed, primary plant and seedling in the presence or absence of this pathogen.
In the first part of our research, the different sizes (3, 5, 8 and 10 nm) of AgNPs were applied to 6 different FORL isolates in vitro to determine the size and concentration for maximum inhibition. In the second part, different procedures were applied to seeds and seedlings of Narcan-8 and SC-2121 tomato species in vivo, and morphological, physiological and biochemical changes in plants were revealed.
In vitro antifungal effect tests demonstrated that the application of AgNP in 3 nm size and 50 ppm concentration had an inhibitory effect of 99,4 % on mycelial growth of FORL. Following AgNP application, no significant change was observed in the germination percentage and viability index of tomato seeds. However, the morphological analysis showed that the applications of AgNP caused an increase in the primary root and stem length. The biochemical analysis revealed that there was a decrease in the amount of total chlorophyll, carotenoids and anthocyanins due to increase in the concentration. While the amount of H2O2, MDA, total protein and CAT decreased, the amount of GST, GR and POX enzyme activities increased. In large plant analyses, root and stem fresh weights and lengths increased. Further, H2O2, MDA, antioxidant enzymes and total chlorophyll content increased and decreased depending on the concentration and tomato type. As a result, it was observed that 37,5 ppm and 50 ppm AgNP applications in 3 nm size reduce the disease severity caused by FORL, and do not cause serious yield losses in the tomato plant caused by stress. It was concluded that aqueous dispersions containing 3 nm AgNP could be used as an effective and non-toxic preparation for the control of FORL.