Esmer çürüklükte oksalik asidin önemi
The Importance of oxalic acid in brown-rot
Yazar: COŞKUN KÖSE
Danışman: PROF.DR. KERİMAN GÜNAYDIN ; PROF.DR. NURGÜN ERDİN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Odunda esmer çürüklüğe neden olan Basidiomycetes sınıfı mantarlar, orman ekosistemindeözellikle iğne yapraklı ağaçlarda lignoselülozların tüketilmesinde birincil role sahip olduklarıgibi, bu ağaçlardan elde edilen malzemelerin biyodegradasyonuna da neden olan en önemlietmenlerdendir. Esmer çürüklük yapan mantarların hücrelerde, özellikle boyuna traheidler veliflerde, S2 tabakasındaki selülozun kristal bölgelerini tahrip etmesiyle esmer çürüklükte odundokusu özelliklerini yitirmekte ve önemli direnç kayıpları meydana gelmektedir. Esmerçürüklük mekanizması tam olarak bilinmemekte, hücre çeperini degrade eden enzimlerin,çeperdeki boşluklardan daha büyük boyutlara sahip olmaları, genellikle enzimlerin odunsuhücre çeperinde nüfuz yeteneklerini ve kolayca hareket edebilmelerini sınırlamaktadır.Enzimlerin serbestçe nüfuzlarını engelleyen büyük boyutlara sahip olmaları, düşük molekülerağırlıktaki oksidatif serbest radikallerin esmer çürüklük mekanizmasında degradasyonetkenleri olarak düşünülmesine neden olmaktadır. Son yıllarda, selüloz degredasyonundaoksalik asidin oynadığı rol dikkat çekmeye başlamıştır.Bu araştırmanın amacı, çoğunlukla iğne yapraklı ağaç odunlarında anatomik ve kimyasalyapıda tahribata neden olan ve fiziksel-mekanik özellikleri olumsuz yönde etkileyen esmerçürüklük mantarlarının oksalik asit üretimi ile çürüklük kapasitesi ve bakır tolreansıarasındaki ilişkinin araştırılmasıdır.Bu tez çalışmasında, 2 iğne yapraklı (Pinus sylvestris, Abies bornmülleriana) ve 2 genişyapraklı (Fagus orientalis, Populus x euramericana I 214) ağaç türü, test mantarı olarakSerpula lacrymans (Wulfen: Fr.) Schroeter SEL 8501, Serpula lacrymans ATCC 36335,Tyromyces palustris (Berk. Et Curt.) Murr., Postia placenta Mad-698-R ve Gloeophyllumtrabeum Mad-617-R kullanılmıştır.Çalışmanın ilk bölümünde, yukarıda belirtilen 4 ağaç türüne ait odun blokları 3, 6, 12 haftasüre ile 5 esmer çürüklük mantarının etkisine bırakılmış, denemeler sonunda örneklerdekiağırlık kaybı, pH ve oksalit asit üretim değerleri belirlenmiştir.Çalışmanın ikinci bölümünde CCA ve ACQ emprenye maddelerinin % 1,2 ve % 0,3'lükkonsantrasyonları ile işlem görmüş kavak ve sarıçam odun blokları 5 esmer çürüklükmantarının 3 periyotta (3, 6, 12 hafta) etkisine bırakılarak, bakır toleransı, pH ve oksalit asitüretim değerleri tespit edilmiştir.Çalışmanın üçüncü bölümünde ise, eğilme direnci testleri için 4 ağaç türüne ait odun örnekleri3, 6, 12 hafta süre ile 5 esmer çürüklük mantarının etkisine bırakılmış, denemeler sonundaoluşan eğilme direnci kaybı, ağırlık kaybı, pH ve oksalit asit üretim değerleri belirlenmiştir.Sonuç olarak, esmer çürüklük mantarlarının dört ağaç türünde oksalik asit üretimi bakımındanbenzer etki gösterdiği, emprenye edilmiş ve emprenye edilmemiş odun bloklarında yüksekmiktarda oksalik asit üretimi (500 Î¼mol/g üzerinde) gerçekleştiren 3 mantarların etkisisonucu odunda pH değerleri ile oksalik asit miktarı arasında güçlü bir negatif logaritmikilişki bulunduğu; ağırlık kaybı ile oksalik asit üretimi arasında güçlü pozitif bir ilişkiolduğu; S. lacrymans ATCC 36335 mantarı dışındaki mantarların, örneklerde oluşturduklarıeğilme direnci kaybı yüzdeleri ile oksalik asit üretim miktarları arasında ise çok zayıf birilişkinin olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Brown rot wood decay fungi in Basidiomycetes group play a primary role in biodegradationof lignocellulosics in the forest ecosystem particularly soft wood species as well as they areone of the most important organisms which attack wood-based materials from such species.Brown-rot fungi decompose crystalline cellulose in S2 layer of longitudinal tracheids andfibers thus they change significantly the wood structure in addition to profound losses instrength properties. Even though the mechanism of wood decomposition by brown-rot fungi isnot well-understood, enzymes of the fungi are thought to be less important than low molecularweight agents and oxidative free radicals because fungal enzymes are too large to penetratewood cell walls limiting their movement ability. In recent years considerable research hasbeen also focused on the role of oxalic acid in brown-rot decay mechanism.The aim of this study was to evaluate the correlation between oxalic acid production, decaycapacity and copper tolerance in various brown-rot fungi that cause significant anatomical andchemical changes and affect negatively physical and mechanical properties of soft woods.In the study, two soft wood species (Pinus sylvestris, Abies bornmülleriana) and two hardwood species (Fagus orientalis, Populus x euramericana I 214) were used as wood material.As fungal species, Serpula lacrymans (Wulfen: Fr.) Schroeter SEL 8501, Serpula lacrymansATCC 36335, Tyromyces palustris (Berk. Et Curt.) Murr., Postia placenta Mad-698-R andGloeophyllum trabeum Mad-617-R were selected.In the first part of the study, wood blocks from the wood species (19 x 19 x 19 mm) weresubjected to soil-block test with the fungal species for 3, 6 and 12 weeks. Followingincubation, mass losses, pH and oxalic acid in the blocks were determined.The second part of the study involved treatment of wood blocks of pine and poplar with CCAand ACQ-type wood preservatives at 0.3 and 1.2% concentrations and copper tolerance,oxalic acid and pH were evaluated in the blocks removed from soil-block test with 3, 6 and 12week-intervals.In the last part of the study, stakes from four wood species were subjected to the fungi in amodified soil-bed test and strength and mass losses in the stakes were determined after 3, 6and 12-week incubation together with pH and oxalic acid analyses.Results showed that all fungal cultures used resulted in similar oxalic acid secretion in allwood species. A negative logarithmic relation between pH and oxalic acid amount higher than500 Î¼mol/g and a strong positive relation between mass loss and oxalic acid amount in bothuntreated and treated wood blocks were found. On the other hand, a weak relation wasobtained between strength loss and oxalic acid production by all fungi except S. lacrymansATCC 36335.