İç sularımızdan izole edilen bazı siyanobakterilerin biyogübre olarak kullanılabilme potansiyellerinin araştırılması
Investigation of the potential of some indigenous cyanobacteria as biofertilizer
Yazar: ELİF KOÇAK
Danışman: PROF. DR. RAHMİ DUMLUPINAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu tez çalışmasında Çanakkale il sınırları içerisinde bulunan 5 farklı jeotermal bölgeden 12 farklı siyanobakteri türü izole edilmiş ve saflaştırılmıştır. Saflaştırılarak kültüre alınan türler; Calothrix parienta, Nostoc azollae, Anabaena affinis, Phormidium foveolarum, Lyngbya bolluoni, Oscillatoria tenius, Oscillatoria formosa, Aphanocapsa sp., Synechocystis sp., Synechoccoccus sp., Chroococcus turgidus ve S.platensis türleri olarak tanımlanmıştır. Kültüre alınan siyanobakterilerin genel biyoteknolojik özelliklerini yansıtan büyüme değerleri, toplam protein, lipid ve karbohidrat içerikleri, makro- ve mikroelement kompozisyonları belirlenmiştir. Son olarak azot fiksasyon etkinliği belirlenen siyanobakteriler içerisinde Nostoc azollae ve Anabaena affinis siyanobakterileri kullanılarak hazırlanan siyanobakteri karışımının bazı bitkilerin erken büyümeleri üzerine etkileri değerlendirilmiştir.
Izole edilen siyanobakterilerin çoğunun ikiye katlanma sürelerinin kısa olması sebebi ile pilot ölçekte üretim imkânı sunabileceği değerlendirilmiştir. Besinsel değerleri incelenen siyanobakterilerden P.foveolarum türü yüksek karbohidrat içeriği ile, N.azollae, A. affinis ve S.platensis türleri yüksek protein içerikleri ile, Synechocystis sp. türü de yüksek lipid içeriği ile çalışılan siyanobakteriler içerisinde ön plana çıkmışlardır. Siyanobakterilerin makroelement kompozisyonları değerlendirildiğinde; N.azollae türü yüksek N, ve S içeriği ile, C.parienta türü yüksek Mg içeriği, ve Synechococcus sp. türü de yüksek K içeriği ile ön plana çıkmıştır. Böylece toksik özellikleri araştırıldıktan sonra bu türler kullanılarak küçükbaş hayvan yem katkı maddesi, balık yemi yetiştiriciliğinde doğrudan besin kaynağı ya da zirai topraklarda biyogübre olarak kullanılabilecekleri değerlendirilmiştir.
Çalışılan siyanobakteriler içerisinde N.azollae ve A. affinis türlerinin nitrogenaz enzim aktiviteleri diğer türlere oranla çok daha yüksek düzeyde olduğu, bu iki tür karıştırıldığında enzim aktivitesinin daha da arttığı kaydedilmiştir. Bu sebeple hazırlanan N.azollae/A.affinis (%60/40 oranında hazırlanmıştır) karışımının domates, biber, maydanoz, salatalık, fasulye ve ficoide bitkilerinin erken büyümesi üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Yapılan çalışmada 20 gün boyunca N.azollae/A.affinis karışımı uygulaması saf su uygulamasına göre domates bitkisinin gövde uzunluğunda yaklaşık olarak %56, maydanozda %48, ve ficoide bitkisinde de yaklaşık %32 oranında artış sağladığı kaydedilmiştir. Böylece bu çalışmada, hazırlanacak olan bir siyanobakteriyal biyogübre uygulamasının kapsamlı bir şekilde ele alınarak yem ya da süs bitkileri yetiştiriciliğinde azotlu gübre kullanımını azaltabilecek bir organik çözüm olarak sera ve tarla uygulamaları için değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, 12 different cyanobacteria were isolated from 5 different geothermal regions in Çanakkale province. The isolated strains were cultured and identified as; Calothrix parienta, Nostoc azollae, Anabaena affinis, Phormidium foveolarum, Lyngbya bolluoni, Oscillatoria tenius, Oscillatoria formosa, Aphanocapsa sp., Synechocystis sp., Synechoccoccus sp., Chroococcus turgidus ve S.platensis. General biotechnological properties regarding growth, total protein, lipid, carbohydrate contents, macro- and microelement composition of cyanobacteria were determined. Lastly, nitrogen fixation efficiency of cyanobacteria was analyzed and impact of a mixture of Nostoc azollae and Anabaena affinis was evaluated for its effect on early growth of some plants.
Most of the cyanobacteria showed low doubling time which may refer to their potential for pilot-scale production. Some strains showed up as prominent candidates with their nutritional properties such as P.foveolarum with high carbohydrate content, N.azollae, A. affinis and S.platensis with high protein content, and Synechocystis sp. with high lipid content. Macroelement compositions of cyanobacteria showed that N.azollae possess high N, and S elements, C.parienta has high Mg content, and Synechococcus sp. has high K content when compared to other strains. Thus, it was inferred that those strains might be employed as feedstock for the small cattle and feed for the aquaculture after researching of the potential toxic properties.
Amongst the cyanobacteria studied, nitrogenase enzyme of N.azollae and A. Affinis showed the highest activities. Moreover, the overall enzyme activity increased more when these two strains were mixed. Thus, a mixture of N.azollae/A.affinis (prepared as 60/40%) was employed for evaluation of the impact of N.azollae/A.affinis mixture on early growth of tomato, pepper, parsley, cucumber, bean, and ficoide. Results showed that N.azollae/A.affinis mixture stimulated a 56%, 48%, and 32% increase of growth of tomato, parsley, and ficoide at the end of 20 days of irrigation. This study showed that cyanobacterial biofertilizer application may offer a potential use as an organic alternative to reduce nitrogenous fertilizer usage in forage plant breeding and green-house growing.