Lactobacillus coryniformis'ten izole edilen kitinaz enziminin çinko oksit (ZNO) nanopartikülüne immobilizasyonu ve sitophilus zeamais üzerine etkisinin araştırılması
The immobilization of chitinase enzyme isolated from Lactobacillus coryniformis on zinc oxi̇de (ZNO) nanoparti̇cle and its effect on sitophilus zeamais
Yazar: SEVDA UÇAR
Danışman: PROF. DR. NESLİHAN DİKBAŞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Amaç Ülkemizde yoğun olarak yetiştiriciliği yapılan tohumluk mısırın depo şartlarında zararlılar tarafından uğradığı verim ve kalite düşüklüğünün biyoteknolojik bir yaklaşımla oluşturulan bir ürünle en aza indirilmesi planlanmıştır. Bu kapsamda depo zararlısı olarak bilinen mısır biti Sitophilus zeamais'ın, oluşturulacak olan nanoformülasyon ile kontrol altına alınması amaçlanmıştır.
Yöntem: L. coryniformis'den kitinaz enzimi, ilk olarak amonyum sülfat çöktürmesi ardından HiTrap Capto DEAE kolonu kullanılarak saflaştırılmış ve çinko oksit (ZnO) nanopartiküllerine immobilize edilmiştir. İmmobilizasyonun varlığını kontrol etmek amacıyla, FTIR, SEM, AFM ve XRD ölçümleri yapılmıştır. 5 farklı nanoformülasyon dozu oluşturulmuş (2, 4, 6, 8, 10 mg/L) ve üç tekerrürlü olacak şekilde spreyleme yöntemiyle mısır tanelerine uygulanarak böceğin beslenirken vücuduna alması sağlanmıştır. Kontrol olarak bakteri, enzim, su, ZnO Nps ve Malathion kullanılmıştır. Uygulamanın S. zeamais'ın ölüm oranına ve ortalama ölüm zamanına olan etkisi tek yönlü varyans (ANOVA) analiziyle belirlenmiş ve ortalamalar arasındaki farklar %5 ihtimal seviyesinde Duncan çoklu karşılaştırma testiyle belirlenmiştir. 
Bulgular: L. coryniformis'den saflaştırılan enzimin moleküler kütlesi ~33 kDa, optimum pH ve sıcaklık değerleri sırasıyla pH 6.0 ve 65-75 °C olarak belirlenmiştir.  İstatistiksel analizler sonucunda ölüm oranı ve ortalama ölüm zamanı dikkate alındığında en iyi uygulamanın 6 mg/L olduğu sonucuna varılmıştır.
Sonuç: L. coryniformis tarafından salgılanan, asidik pH ve yüksek sıcaklıkta oldukça aktif ve kararlı bir yapıda olan kitinaz enziminin ZnO nanopartiküllerine immobilizasyonu ile oluşturulan nanoformülasyonun, tahıl bitkilerinde zararlı S. zeamais üzerinde öldürücü etkiye ve tarımsal biyoproseslerde biyopestisit olarak kullanılabilme potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir. 
Anahtar Kelimeler: Lactobacillus coryniformis, kitinaz, mısır, ZnO, Sitophilus zeamais
Mayıs 2021, 75 sayfa

Abstract:
Purpose: It is planned to minimize the yield and low quality of seed corn, which is cultivated intensively in our country, by pests in storage conditions with a product created with a biotechnological approach. In this context, it is aimed to control the corn lice Sitophilus zeamais, known as the storage pest, with the nanoformulation to be created.
Method: The chitinase enzyme from L. coryniformis was purified first using ammonium sulfate precipitation and then by using the HiTrap Capto DEAE column, and immobilized on zinc oxide (ZnO) nanoparticles. FTIR, SEM, AFM, and XRD analyses were performed to analyze the presence of immobilization. Five different doses of nanoformulation (2, 4, 6, 8 and 10 mg/L) were applied to corn grains by the spraying method with three repetitions so that the insect can ingest the formulation through feeding. Bacteria, enzyme, water, ZnO Nps, and malathion were used as controls. The effect of the application on the mortality rate and mean death time of S. zeamais was determined by one-way analysis of variance (ANOVA) and the differences between the mean values were determined by the Duncan multiple comparison test at 5% probability level.
Result: The molecular mass of the enzyme purified from L. coryniformis was ~ 33 kDa, and optimum pH and temperature values were determined as pH 6,0 and 65-75 ° C, respectively. As a result of statistical analysis, considering the mortality rate and mean time of death, it was concluded that the best practice was 6 mg / L.
Conclusion: It was determined that the nanobioformulation created by immobilization of the chitinase enzyme, which is secreted by L. coryniformis and has a very active and stable structure at acidic pH and high temperature, on ZnO nanoparticles, has a lethal effect on harmful S. zeamais in grain crops and has the potential to be used as a representative of biopesticides in agricultural bioprocesses. The formulation obtained as a result of the study can provide a large input in agriculture and support the economy.
Keywords: Lactobacillus coryniformis, chitinase, corn, ZnO, Sitophilus zeamais 
May 2021, 75 pages