Bitki gelişimini teşvik eden rizobakterilerin (PGPR) hasat sonrası fungal patojenler üzerindeki etkisinin in vitro koşullarda belirlenmesi
Determination of the effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on post-harvest fungal pathogens in in vitro conditions
Yazar: BENGÜ DÜLGEROĞLU
Danışman: PROF. DR. RENGİN ELTEM
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antagonistler = Antagonists ; Antifungal aktivite = Antifungal activity ; Bacillus = Bacillus ; Bitki büyüme = Plant growth ; Patojenler = Pathogens ; Pseudomonas = Pseudomonas

Özet:
Bu çalışmada, ülkemizin farklı bölgelerinden izole edilmiş yerli ve özgün 154 adet Pseudomonas ve Bacillus izolat/suşunun tarım ürünlerinde hasat sonrası oluşan fitopatojen fungusların biyolojik kontrolünün sağlanması için antagonistik etkilerinin in vitro incelenmesi amaçlanmıştır. Antagonistik etkinliklerinin belirlenmesi için gerçekleştirilen 'Modifiye İkili Kültür Testi' ile incelenen 154 bakteri izolatı arasından 103 adedinin Monilinia laxa'ya, 98 adedinin Alternaria papavericola'ya, 38 adedinin Penicillium italicum'a karşı %50 ve üzeri antifungal etkinliğe sahip olduğu tespit edilirken Botrytis cinerea'ya karşı antifungal etkinliği incelenen 62 bakteri izolatı arasından 27 adet izolatın %50 ve üzeri antifungal etkinliğe sahip olduğu belirlenmiştir. Çalışmadaki dört adet fitopatojen fungustan en az üç adedine karşı %50 ve üzeri antifungal aktiviteye sahip olduğu belirlenen 35 adet bakteri izolatı litik enzim üretiminin tespiti için taranmıştır. Kitinaz enzim üretiminin kalitatif testi için taranan 16 adet izolattan 9 adet Bacillus izolatının her birinin kitinaz üretimine sahip olduğu belirlenirken incelenen geriye kalan 7 adet Pseudomonas suşunun ise kitinaz üretimine sahip olmadığı tespit edilmiştir. Diğer litik enzim (β-glukanaz, proteaz, selülaz) aktivitelerinin tespiti için gerçekleştirilen kantitatif testlerde Bacillus izolatlarının litik enzim üretim miktarları, Pseudomonas suşlarının litik enzim üretim miktarına kıyasla oldukça yüksek olarak belirlenmiştir. Kalitatif olarak gerçekleştirilen siderofor testinde taranan dokuz adet izolatın hepsinin siderofor üreticisi olduğu tespit edilmiştir. İzolatların sekonder metabolit (antibiyotik) üretme yeteneklerinin belirlenmesi için agar kuyucuk difüzyon yöntemi kullanılarak fitopatojen funguslara karşı radyal büyümenin inhibisyon yüzdeleri belirlenmiştir. Pseudomonas chlororaphis P-105-b-a suşu Botrytis cinerea patojen fungusuna karşı en yüksek antifungal aktiviteyi göstermiştir. Antagonistik ve antifungal etkinliği en yüksek olan türlerden biri olan P. chlororaphis P-105-b-a suşunun yüksek miktarda biyokütle üretimi için laboratuvar ölçeğinde üretim optimizasyonu yapılmıştır. Bu suşun maksimum büyüme sağladığı besiyeri ortamı King's B Broth (KBB), inkübasyon süresi 30 saat, sıcaklık 30°C ve pH değeri 5,5 olarak belirlenmiş, ayrıca düşük maliyetli maksimum biyokütle üretimi sağlayabilecek karbon kaynaklarının (gliserol, melas, keçiboynuzu unu, zeytinyağ, peynir altı suyu) ve azot kaynaklarının (soya unu, ticari kuru hamur mayası, kurutulmuş damıtık tahıl ve çözünür maddeler (distiller's dried grains with solubles; DDGS) etkinlikleri istatistiksel deney tasarımı (Yanıt Yüzeyi Yöntemi/Response Surface Methodology, RSM) ile incelenmiştir. Denemeler sonucunda yüksek biyokütle üretiminin sağlandığı laboratuvar ölçeğinde ekonomik bir üretim ortamı içeriği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate the antagonistic effects of 154 native and unique Pseudomonas and Bacillus isolates/strains isolated from different regions of our country in vitro for the biological control of phytopathogenic fungi formed after harvest in agricultural products. Among the 154 bacterial isolates examined with the 'Modified Dual Culture Test' to determine their antagonistic activities, 103 were found to have antifungal activity of 50% or more against Monilinia laxa, 98 against Alternaria papavericola, and 38 against Penicillium italicum, while Botrytis cinerea was determined that 27 isolates among 62 bacterial isolates whose antifungal activity against. Thirty-five bacterial isolates, which were determined to have 50% or more antifungal activity against at least three of the four phytopathogenic fungi in the study, were screened for the detection of lytic enzyme production. For the qualitative test of chitinase enzyme production, it was determined that each of 9 Bacillus isolates out of 16 screened isolates had chitinase production, while the remaining 7 Pseudomonas strains examined did not have chitinase production. In the quantitative tests performed for the determination of another lytic enzyme (β-glucanase, protease, cellulase) activities, the lytic enzyme production amounts of Bacillus isolates were determined to be quite high compared to the lytic enzyme production amount of Pseudomonas strains. In the qualitative siderophore test, all nine isolates screened were found to be siderophore producers. Inhibition percentages of radial growth against phytopathogenic fungi were determined by using the agar well diffusion method to determine the secondary metabolite (antibiotic) production ability of isolates. Pseudomonas chlororaphis P-105-b-a strain showed the highest antifungal activity against the pathogenic fungus Botrytis cinerea. Laboratory-scale production optimization was carried out for high biomass production of the P. chlororaphis P-105-b-a strain, which is one of the species with the highest antagonistic and antifungal activity. The medium in which this strain achieves maximum growth is King's B Broth (KBB), the incubation time was 30 hours, the temperature was 30°C and the pH value was 5.5. In addition, carbon sources (glycerol, molasses, carob flour, olive oil, whey) and nitrogen sources (soy flour, commercial dry yeast, dried distilled grains and solubles (distiller's dried grains with solubles; DDGS)) efficiencies were investigated by statistical experimental design (Response Surface Methodology, RSM). As a result of the experiments, an economical production environment content was determined at the laboratory scale, where high biomass production was achieved.