Farklı elementlerle zenginleştirilmiş Spirulina platensis'in domates bakteriyel solgunluk hastalığının mücadelesinde kullanımı ve etki mekanizması
Use and mechanism of effect of Spirulina platensis enriched with different elements in the control of tomato bacterial wilt disease
Yazar: YASEMİN BARIŞ
Danışman: PROF. DR. OYA IŞIK ; PROF. DR. YEŞİM AYSAN
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Bu çalışmada, domates bitkisinde Bakteriyel Solgunluk Hastalığı etmeni Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis ile mücadelede magnezyum (Mg), çinko (Zn) ve potasyum (K) elementleri ile zenginleştirilmiş Spirulina platensis'in, bitkilerde hastalığı baskılama oranı, klorofil-a miktarı, bitki boy uzunluğu, yaş ve kuru ağırlık miktarı, peroksidaz ve kitinaz enzim aktivitesi, toplam fenol miktarı, bitkideki toplam azot, fosfor ve mikro element miktarlarına etkisi araştırılmıştır. S. platensis birer tonluk beş havuzda kültüre alınmış, 1. havuzda (S1) Spirulina besi ortamı kullanılırken 2. havuza (S2) 200 mg/l Mg, 3. havuza (S3) 5 mg/l Zn, 4. havuza (S4) 250 mg/l K ve 5. havuza (S5) ise 200 mg/l Mg, 5 mg/l Zn ve 250 mg/l K birlikte eklenerek zenginleştirme yapılmıştır. Araştırma sonunda S. platensis kültürlerinin bulunduğu havuzlar arasında en yüksek klorofil-a değeri (4.97 µg/l) ve kuru madde miktarı (2.59 g/l) S5 havuzundan, en yüksek protein oranı (% 65.24) S3 havuzundan elde edilmiştir. Havuzlardan elde edilen farklı S. platensis biyomaslarının uygulandığı domates bitkilerinde; Bakteriyel Solgunluk Hastalığını %65.77 oranı ile en yüksek SMgZnK uygulaması baskılamıştır. Hasta ve sağlıklı domates bitkilerinde klorofil-a oranları sırasıyla %129.74, %62.24 olarak S uygulamasında belirlenmiştir. Hasta bitkilerde en yüksek bitki boy uzunluğu oranı %30.84, Mg, Zn ve K eklemesinin birlikte yapıldığı SMgZnK uygulamasında saptanırken, sağlıklı bitkilerde en yüksek bitki boy uzunluğu oranı %21.45 olarak K eklemesinin yapıldığı SK uygulamasından elde edilmiştir. Hasta ve sağlıklı bitkilerde en yüksek yaş ağırlık oranları sırasıyla % 227.73 ve %134.75 olarak S uygulamasında belirlenirken en yüksek kuru ağırlık oranları sırasıyla %296.74 ve %126.53 olarak SK uygulamasında belirlenmiştir. Hastalık bulaştırılmış bitki örneklerinde yapraktan yapılan analizler sonucu; en yüksek fosfor (0.490±0.054 ppm), mangan (107.23±20 mg/kg) ve çinko miktarları (55.51±7.70 mg/kg) SZn uygulamasında, en yüksek potasyum değeri (2.74±0.48 ppm) SMg uygulamasında belirlenmiştir. Hasta bitkilerin yapraklarında yapılan analizler sonucu elde edilen toplam fenolik bileşik miktarı, peroksidaz ve kitinaz değerleri Spirulina eklenmeyen gruplara göre yüksek bulunmuştur. Bitki gövdesine bakteri enjeksiyonundan sonraki 7. günde elde edilen toplam fenolik bileşik miktarı, peroksidaz ve kitinaz değerleri 2. günde elde edilen değerlerden daha yüksek görülmektedir. Magnezyum, çinko ve potasyum ile zenginleştirilen mikroalg S. platensis'in toprağa eklenmesinin Clavibacter michiganensis'in neden olduğu domateste Bakteriyel Solgunluk Hastalığının baskılanmasında ve bitki kalite ve verimini arttırma açısından etkisi olumlu olmuştur.

Anahtar Kelimeler: Spirulina platensis, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, bakteriyel solgunluk hastalığı.

Abstract:
The conducted study investigated the effect of Spirulina platensis enriched with potassium (K), zinc (Zn), and magnesium (Mg) elements on chlorophyll-a content, plant height, fresh and dry weight, peroxidase and chitinase enzyme activity, total phenolic amounts, total nitrogen, phosphorus, and macro and micronutrient levels, the suppression rate of Bacterial Wilt Disease caused by Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, in tomatoes. S. platensis was cultured in five ponds, each weighing one ton. In the first pond (S1), a Spirulina nutrient medium was used, while in the second pond (S2), 200 mg/l of Mg was added. In the third pond (S3), 5 mg/l of Zn was added. The fourth pond (S4) was enriched with 250 mg/l of K, and in the fifth pond (S5), a combination of 200 mg/l of Mg, 5 mg/l of Zn, and 250 mg/l of K was added. At the end of the research, the highest chlorophyll-a value (4.97 µg/l) and dry matter content (2.59 g/l) were obtained from the S5 pond among the Spirulina cultures. Furthermore, the highest protein ratio (%65.24) was obtained from the S3 pond. In tomato plants where different Spirulina biomasses obtained from ponds were applied, the bacterial wilt disease was suppressed by the SMgZnK application with the highest rate of 65.77%. The chlorophyll a ratios were determined 129.74% and 62.24% from the S application in diseased and healthy tomato plants, respectively. The highest plant height ratio in diseased plants is observed in the SMgZnK application, where Mg, Zn, and K are added together, with a rate of 30.84%. Meanwhile, in healthy plants, the highest plant height ratio of 21.45% is achieved in the SK application, where only K is added. The highest fresh weight ratios in diseased and healthy plants were determined to be 227.73% and 134.75% in the S application, while the highest dry weight ratios were determined to be 296.74% and 126.53% in the SK application. Analysis conducted on infected plant samples through leaf analysis revealed that the highest levels of phosphorus (0.490±0.054 ppm), manganese (107.23±20 mg/kg), and zinc (55.51±7.70 mg/kg) were observed in the SZn treatment. Additionally, the highest potassium value (2.74±0.48 ppm) was determined in the SMg treatment. The analysis of phenolic compounds, peroxidase, and chitinase in the leaves of diseased plants showed an increase compared to the control. The total phenolic compound content, peroxidase, and chitinase values obtained on the 7th day after bacterial injection were higher than those obtained on the 2nd day. The study concluded that S. platensis and its enriched forms with magnesium, potassium, and zinc have a positive effect on the suppression of Bacterial Wilt Disease caused by C. michiganensis subsp. michiganensis in tomatoes and contribute to plant biomass. S. platensis appears to be a promising alternative for improving plant quality and yield in the fight against this disease.

Key Words: Spirulina platensis, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, bacterial wilt disease.