Farklı toprak örneklerindeki mikroorganizmaların biyoteknolojik potansiyellerinin belirlenmesi
Determining the biotechnological potential of microorganisms in different soil samples
Yazar: SUAT SEZEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET BURÇİN MUTLU ; DR. NİLGÜN POYRAZ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Çalışma kapsamında tarım arazisinin 4 farklı noktasından örnek alınarak pH, elektriksel iletkenlik, element analizi, azot tayini, kalsiyum karbonat analizi, % nem oranı, enzim analizleri ve mezofilik bakteri sayımları gerçekleştirilmiştir. Bu toprak örneklerinden çeşitli besiyerlerine ekim yapılmıştır. İnkübasyon sonucu elde edilen mikroorganizmaların biyoplastik üretme potansiyelleri değerlendirilmiş ve tanımlanması gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bu mikroorganizmaların farklı tarım atıklarını karbon kaynağı olarak kullanımları ve bu atıklardan biyoplastik üretim yetenekleri incelenmiştir. Bu çalışmalara ek olarak tarım arazisindeki mikrobiyal çeşitliliğin belirlenmesi amacıyla 16S rRNA gen hedefli yeni nesil dizileme ve Ecoplate analizi yapılmıştır.Toprak örneklerinin pH, elektriksel iletkenlik, toplam nitrojen konsantrasyonları ve % nem oranları analiz edildiğinde genel olarak benzer oldukları, ancak kalsiyum karbonat oranlarının bazı numunelerde diğerlerine kıyasla daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Toprak enzim aktivitelerinin oldukça yüksek değerde olduğu ve örnekler arasında farklılıklar bulunduğu saptanmıştır. Enzimatik aktivite değerlerinin mikrobiyal popülasyonlar ve organik karbon içeriği ile pozitif ilişkili olduğu belirlenmiştir. Tarımsal topraklardan izole edilen mikroorganizmaların biyoplastik üretim yeteneklerinin taranması sonucunda 58 izolatın biyoplastik üretim yeteneğine sahip olduğu, bu izolatlar arasından tarımsal atıkları karbon kaynağı olarak kullanan ve biyoplastik üretebilen 5 izolat olduğu tespit edilmiştir. Yapılan optimizasyon ve denemeler sonucunda da 5 izolat arasından Bacillus aryabhattai ve Bacillus filamentosus izolatlarının tarımsal atık kullanarak biyoplastik üretiminde oldukça en yüksek verime sahip oldukları belirlenmiştir. Sentezlenen biyoplastiklerin ise ticari biyoplastik ile benzerlik gösterdiği ortaya koyulmuştur. Mikrobiyal çeşitliliğin belirlenmesi amacıyla yapılan çalışmalarda da örneklerin yoğun olarak Tepidisphaera cinsi içerdiğini ve toprak mikrobiyal topluluklarının katabolik kabiliyetinde bazı farklılıklar olduğunu göstermiştir. Anahtar Sözcükler: Tarımsal toprak, Tarımsal atık, Biyoplastik, Mikrobiyal çeşitlilik.

Abstract:
Within the study's scope, samples were taken from 4 different agricultural land points, measurements such as pH, electrical conductivity, elemental analysis, nitrogen determination, calcium carbonate analysis, % humidity, enzyme analysis, and mesophilic bacteria counts were performed. These soil samples were cultivated in various media. The bioplastic production potential of microorganisms obtained as a result of incubation was evaluated and defined. In addition, the use of these microorganisms as a carbon source of various agricultural wastes, and their ability to produce bioplastics from these wastes were examined. In addition to these studies, 16S rRNA gene-targeted new generation sequencing and Ecoplate analysis were performed to determine the microbial diversity in agricultural land. When the pH, electrical conductivity, total nitrogen concentrations, and % moisture of the soil samples were analyzed, it was determined that they were generally similar. Still, the calcium carbonate ratios were higher in some samples compared to others. It has been determined that soil enzyme activities are very high, and there are differences between samples. Enzymatic activity values were found to be positively correlated with microbial populations and organic carbon content. As a result of the screening of the bioplastic production capabilities of microorganisms isolated from agricultural soils, it was determined that 58 isolates have bioplastic production capability. Among these isolates, there are five isolates that use agricultural wastes as a carbon source and can produce bioplastics. As a result of optimization and experiments, it was determined that Bacillus aryabhattai and Bacillus filamentosus isolates among five isolates have the highest efficiency in bioplastic production using agricultural waste. It has been demonstrated that the synthesized bioplastics are similar to commercial bioplastics. In studies conducted to determine microbial diversity, it has been shown that the samples mostly contain Tepidisphaera genus and that there are some differences in the catabolic ability of soil microbial communities. Keywords: Agricultural soil, Agricultural waste, Bioplastic, Microbial diversity.