Bacillus amyloliquefaciens türüne ait EU07 izolatının (NCBI Accession: PRJNA743875 ID: 743875) toprak mikrobiyomuyla etkileşiminin metagenomik haritalanması ve ICP
Metagenomic mapping and bioinformatic evaluation of ICP analysis the interaction of Bacillus amyloliquefaciens strain EU07 (NCBI Accession: PRJNA743875 ID: 743875) with the soil microbiome
Yazar: YİĞİT KÜRÜM
Danışman: PROF. DR. ÖMÜR BAYSAL
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Bacillus = Bacillus ; Bacillus amyloliqufaciens = Bacillus amyloliqufaciens ; Bacillus subtilis = Bacillus subtilis ; Bitki patojenleri = Plant pathogens ; Bitki patolojisi = Phytopathology ; Gıda mikrobiyolojisi = Food microbiology ; Metagenomik = Metagenomics ; Mikrobiyolojik analiz = Microbiological analysis ; Pestisitler = Pesticides ; Tarım ilaçları = Pesticides

Özet:
Gelişmekte olan ülkeler başta olmak üzere tarım, ülkemizde ve dünyada çok önemli bir stratejik konumdadır. Birçok ülkenin, ekonomisinin büyük bir bölümü tarım sayesinde karşılanmaktadır. Tarımın popülerliğine paralel olarak pestisit kullanımında da artışlar görülmektedir. Tarımda istihdam edenler kısa sürede çok ve sağlıklı ürün alabilmek için pestisit kullanmayı tercih etmektedirler. Ancak pestisit ve pestisit kalıntılarının içinde yaşayan canlılarla birlikte çevreye birçok zararı vardır. Toprakta yaşayan yararlı mikroorganizmalar, bitkiler için zararlı olan mantarlar ve bakterilerle etkileşim halindelerdir. Bu etkileşim sonucunda pestisitlere ihtiyaç duyulmaksızın, bitkilerle simbiyotik ilişkiler kurarak bitki gelişimine katkı sağlamaktadırlar.  Mevcut tez çalışması, toprakta yaşayan yararlı mikroorganizma olan Bacillus amyloliquefaciens türüne ait EU07 izolatını(NCBI Accession: PRJNA743875 ID: 743875) toprak ile muamele ederek pestisitler yerine biyolojik kontrol olarak kullanılabilir mi sorusundan yola çıkılarak yürütülmüştür. Tez çalışmasında dört farklı toprak denemesi kurulmuştur: kontrol, pozitif kontrol (EU07 ile muamele edilmiş), negatif kontrol (Fusarium oxyporum f.sp. radicis lycopersici ile enfekte edilmiş) ve muamele edilmiş (hem EU07 hem Fusarium oxyporum f.sp. radicis lycopersici ile enfekte edilmiş). Her denemeye eş zamanlı olarak domates fideleri ekilmiştir. Toprak denemelerinden 4. ve 7. günlerde alınan toprak örneklerinden metagenom analizi, 7. günün sonunda domates fidelerinin yapraklarından alınan örneklerle de ICP-MS analizi yapılarak bitki besleme yönünden elementlerin değişimi takip edilmiştir. Toprak denemeleri sonucundan en iyi bitki gelişimini EU07 izolatı uygulanan pozitif kontrol toprak denemelerinde büyütlen domates fideleri göstermiştir. Negatif kontrol olan domates fidelerinin yapraklarında sararmalar, kurumalar ve kök boğazında siyahlaşmalar görülmüştür. Muamele edilmiş toprak denemesinde ilk başta hastalık etmenin etkisiyle kurumaya yakın olan örnekler toprağa EU07 izolatının eklenmesiyle beraber hastalık ilerlemesinin durduğu ve EU07 muamele edilen bitkilerin çiçek açma eğilimine girdiği görülmüştür. Metagenom analizi doğrultusunda toprakta bulunan yararlı mikroorganizmalar (Acidobacteria vb.) pozitif kontrolde yüzdesel olarak artarken negatif kontrolde ise azalmıştır. Bu artış muamele edilmiş toprak demesinde de meydana gelmiştir. Ancak pozitif kontrolde olduğu kadar yüksek oranda gerçekleşmemiştir. ICP-MS analizlerine göre EU07 izolatı uygulanan bitkilerinin yapraklarında bitki besleme açısından önemli element yüzdeleri kontrole göre daha yüksek bulunmuştur. Bu çalışmalar EU07'nin Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici'ye karşı engelleyici etkisinin yanısıra toprak mikroflorasına da bitki besin elementlerinin bitkiye taşınımında da olumlu etkileri olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Agriculture, especially in developing countries, has a very important strategic place in our country and in the world. A large part of the economy of many countries is covered by agriculture. In parallel with the popularity of agriculture, there is an increase in the use of pesticides. Those employed in agriculture prefer to use pesticides in order to get many and healthy products in a short time. However, pesticides and pesticide residues have many harms to the environment, along with living creatures. Beneficial microorganisms living in the soil interact with fungi and bacteria that are harmful to plants. As a result of this interaction, they contribute to plant development by establishing symbiotic relationships with plants without the need for pesticides. The current thesis study was based on the question of whether the isolate EU07 belonging to the Bacillus amyloliquefaciens (NCBI Accession: PRJNA743875 ID: 743875) can be used as a biological control by drenching into soil replacing of the of chemicals. Four different soil trials were set up at carried out studies in the frame of this thesis: control, positive control (treated with EU07), negative control (treated with F. oxysporum f.sp. radicis lycopersici) and treated (treated with both EU07 and F. oxysporum f.sp. radicis lycopersici). Tomato seedlings were simultaneously planted in each experiment. Metagenome analysis was performed on the soil samples collected on the 4th and 7th days of the experiments, and ICP-MS analysis was performed on the leaves samples at the end of the 7th day. The positive control showed the highest plant growth compared to control and inoculated pots. Yellowing, drying and blackening of the root crown rot were observed on the tomato leaves in the infected control. In the treated soil experiment, samples that were close to drying showed recovering and blooming with introducing of of EU07 isolate in to the soil. In accordance with the metagenome analysis, beneficial microorganisms (such as genus belonging to Acidobacteria etc.) ratio increased in the positive control and declined in the negative control. This increase also occurred in the treated soil, but not as much as in the positive control. According to the Icp-ms analysis, the element percentages in tomato leaves grown in the soils sprayed with EU07 isolate were higher than in tomatoes grown in other soils. According to the ICP-MS analysis, the element percentages in tomato leaves grown in the soils sprayed with EU07 isolate were higher than in tomatoes grown in other soils.