Sert kabuklu meyve ağaçlarında sorun olan botryosphaeria geriye ölüm hastalık etmenlerine karşı endofit ve epifit bakteriyel izolatların in vitro biyokontrol etkinliklerinin belirlenmesi
Determination of in vitro biocontrol efficiencies of endophytic and epiphytic bacterial agents against botryosphaeria dieback disease agents on nut trees
Yazar: NUDEM KUŞTOĞAN
Danışman: PROF. DR. SONER SOYLU
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Bitki patojeni bakteriler = Plant pathogenic bacteria ; Biyolojik mücadele = Biological control ; Meyveler = Fruits ; Sert kabukluluk = Hardseededness

Özet:
İnsanların sağlıklı beslenme konusunda bilinçlenmesinin bir sonucu olarak günümüzde sert kabuklu meyvelere olan ilgi giderek artmaktadır. Ülkemizde ekonomik öneme sahip yetiştiriciliği yapılan sert kabuklu meyvelerin başında Antep fıstığı (Pistacia vera L.), ceviz (Juglans regia L.), fındık (Corylus avellana L.) ve badem (Prunus dulcis L.) gelmektedir. Son yıllarda ülkemizde yetiştiriciliği yapılan ceviz, badem, fındık ve Antep fıstığı ağaçlarında geriye doğru ölüm, gövde, dal ve yapraklarda kurumalar şeklinde hastalık belirtilerine Botryosphaeria, Cytospora, Diplodia, Lasiodiplodia, Neofusicoccum ve Phomopsis cinslerine ait fungal etmenlerin neden olduğu bildirilmiştir. Sert kabuklu meyvelerde sorun olan bu etmenler konusunda çok sınırlı veri bulunduğundan, söz konusu hastalık etmenlere yönelik çalışmalara rastlanılmamıştır. Bu çalışmada, (i) ceviz, badem, Antep fıstığı ve fındık gibi farklı türlere ait sağlıklı sert kabuklu meyve ağaçlarının farklı bitki kısımlarından elde edilen endofit ve epifit bakteri izolatların izolasyonu, (ii) tanılanması, (iii) bu ağaçlarda sorun olan Botryosphaeria geriye ölüm hastalık etmenlerinden Botryosphaeria dothidea, Neofusicoccum parvum ve Neoscytalidium dimidiatum hastalık etmenlerine karşı in vitro biyokontrol etkinlikleri, (iv) etkinlikte rol oynayan olası antagonistik ve bitki gelişimini teşvik eden (PGP) etki mekanizmaların karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Sağlıklı ağaçların rizosfer ve endosfer bölgelerinden toplam 74 izolat elde edilmiş olup, bu izolatlar arasından seçilmiş 48 bakteri izolatı MALDI-TOF MS ile teşhisi edilmiş ve fungal etmenlere karşı antagonistik etkinlikleri karakterize edilmiştir. İn vitro ikili kültür testlerinde fungal hastalık etmeni Neoscytalidium dimidiatum'un misel gelişimini Pseudomonas chlororaphis NKA10ep, Botryosphaeria dothidea ve Neofusiccocum parvum'un misel gelişimini ise Bacillus mojavensis NKA7en izolatları %80-84 gibi yüksek oranlarda engelleyen izolatlar olarak belirlenmişlerdir. Test edilen bakteri izolatları siderofor, proteaz, hidrojen siyanür [HCN], amonyak üretimi gibi antagonistik, indol asetik asit [IAA] ve fosfor çözme gibi bitki gelişimini teşvik eden (PGP) mekanizmalar bakımından istatistiksel olarak oldukça farklılıklar göstermiştir. Seçilerek test edilen 43 bakteri izolatın, 43 tanesi siderofor, 35 tanesi amonyak, 28 tanesi proteaz, 4 tanesi ise HCN üretiminde pozitif olarak kayıt edilmiştir. Siderofor, proteaz ve amonyak üretiminin misel gelişimin engellenmesinde (antagonizm) rol oynayan faktörler olabileceği düşünülmektedir. Test edilen tüm bakteriler değişen oranlarda IAA üretmiş olup, 17 izolat fosforu çözebilme yeteneğinde olduğu belirlenmiştir. İzolatlar arasında Pseudomonas aeruginosa NKC2ep ve Acinetobacter dijkshoorniae NKA8en en fazla IAA üreten ve fosforu çözen izolatlar olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak güçlü antagonistik (siderofor, proteaz, HCN, amonyak üretimi) ve PGP (IAA ve fosfor çözme) etkinlikleri gösteren, özellikle Bacillus spp. ve Pseudomonas spp. ait izolatların geriye doğru ölümlere neden olan Botryosphaeria dothidea, Neofusiccocum parvum ve Neoscytalidium dimidiatum hastalık etmenleri ile mücadelede biyokontrol ajanı olarak geliştirilebilme potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma antagonist bakteri türlerinin sert kabuklu meyve ağaçlarında sorun olan bazı geriye doğru ölüm hastalık etmenlerine karşı biyokontrol etkinliğinin ve etki mekanizmalarının araştırıldığı ilk çalışma niteliğindedir.

Abstract:
As a result of the awareness of people about healthy nutrition, the interest in nut fruits is increasing day by day. Pistachio (Pistacia vera L.), walnut (Juglans regia L.), hazelnut (Corylus avellana L.) and almond (Prunus dulcis L.) are the leading fruits that are cultivated with economic importance in our country. Very recently, fungal disease agents, belonging to Botryosphaeria, Cytospora, Diplodia, Lasiodiplodia, Neofusicoccum and Phomopsis, have been reported to cause symptoms of disease in the form of dieback, dryness of stems, branches and leaves in walnut, almond, pistachio and hazelnut trees in different region of our country. Since, there are very limited information available on the disease factors on walnut, almond, pistachio and hazelnut trees, studies on disease control is not currently available. Therefore, this study aimed for (i) isolation and (ii) identification of endophytic and epiphytic bacterial isolates from different healthy nut trees such as walnut, almond, pistachio and hazelnut and (iii) characterize in vitro biocontrol activities and (iv) possible antagonistic and plant growth promoting (PGP) mechanisms that play a role against Botryosphaeria dothidea, Neofusicoccum parvum and Neoscytalidium dimidiatum disease agents. A total of 74 bacterial isolates were obtained from the rhizosphere and endosphere of healthy trees, 48 of these isolates were identified by MALDI-TOF MS analysis and selected for antagonistic potential against fungal isolates In dual culture assay, Pseudomonas chlororaphis NKA10ep and Bacillus mojavensis NKA7en isolates were found as the most effective antagonistic bacterial isolates inhibiting mycelial growth of Neoscytalidium dimidiatum, Botryosphaeria dothidea and Neofusiccocum parvum by 80-84%. Bacterial isolates significantly varied in the production of siderophore, protease, hydrogen ciyanide [HCN], ammonia, indole acetic acid [IAA], phosphate solubilization. Among the tested 43 bacterial isolates, 43 were positive for siderophore production, 35 for ammonium production, 28 for protease and 4 for HCN production. The production of siderophore, protease and ammonium by these isolates may be the contributing factor(s) for their antagonistic properties against the suppression of the mycelial growth. All selected bacterial isolates produced IAA in a relatively varying amounts but 17 isolates solubilized the phosphate. Among the isolates, Pseudomonas aeruginosa NKC2ep and Acinetobacter dijkshoorniae NKA8en produced a relatively large amount of extracellular IAA and solubilised phosphate. In conclusion, the strong antagonistic (siderophore, protease, ammonium production) and PGP traits (IAA and phosphate solubilization potentials) displayed by effective isolates belonging to Bacillus spp and Pseudomonas spp. may be considered a good alternative as a biocontrol agent and have the potential to be developed as biological control agent for suppressing dieback plant pathogens tested in this study. This is the first study to investigate the biocontrol effect and mode of action of some of the antagonist bacterial species on dieback fungal disease agents of nuts tested in the present study.