Noccaea birolmutlui ve Bornmuellera kiyakii endemik bitkilerine ait bitki büyümesini teşvik eden bakterilerin tanımlanması
Identification of plant growth promoting bacteria of Noccaea birolmutlui and Bornmuellera kiyakii endemic plants
Yazar: YASEMİN GAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU EMİNE TEFON ÖZTÜRK
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Özellikle son yıllarda tarımda kimyasal gübrelerin yoğun kullanımı, nüfus artışı, kuraklık veya verimsiz toprak şartları bitkilerde büyüme ve gelişmeyi giderek zorlaştırmaktadır. Ancak bazı bitki türleri elverişsiz koşullarda da gelişim gösterme yeteneğine sahiptir. Yetersiz besin ve yüksek oranda krom, nikel, alüminyum gibi ağır metalleri içeren serpantin (ultramafik) topraklarda, zorlu ortam koşullarına karşı gelişim gösteren hiperakümülatör bitkiler bunlara örnektir. Hiperakümülatör bitkiler hayatta kalmak için ağır metalleri toprak üstü organlarda biriktirmek de dahil olmak üzere çok çeşitli yöntemler geliştirmiştir. 
Bitkinin kök, gövde ve yaprak dokularının içlerinde yer alan ve Bitki Büyümesini Teşvik Eden Bakteriler (PGPB) olarak tanımlanan bakteriler, bitkilerle simbiyotik bir ilişki içinde bulunarak bitkinin gelişimini destekleyen ve ağır metallerin fitotoksik etkilerini azaltan mekanizmalar içermektedir. PGPB antibiyotik üretimi, azot fiksasyonu, fosfat çözünürlüğünün arttırılması, siderofor üretimi, indol-3asetik asit (IAA) hormonu ve 1-aminosiklopropan-1-karboksilat (ACC) deaminaz üretimi gibi özellikleriyle elverişsiz durumlarda bitkinin gelişimini destekleyen pek çok işleve sahiptir. Bu işlevler sayesinde PGPB'nin tarımda kullanımının, bitkilerin verim ve kalitesini artırmak için geleneksel yaklaşıma göre daha iyi bir alternatif olabileceği düşünülmektedir.
PGPB'nin izole edilip kullanılması artan gıda ihtiyacına karşı üretkenliği, verimi ve gıda kalitesini destekleyen çevreci bir yaklaşımdır. Bu tez çalışmasında serpantin endemiği Noccaea birolmutlui Özgişi & Özüdoğru ve Bornmuellera kiyakii Aytaç & Aksoy hiperakümülatör bitkilerinden bitki gelişimini olumlu yönde destekleyen endofitik bakterilerin ve rizobakterilerin izolasyonu yapılmıştır. İzole edilen bakterilerin ACC deaminaz üretimi, siderofor üretimi, fosfat çözme kapasiteleri ve IAA aktiviteleri belirlenerek PGPB özellikleri araştırılmıştır. Bu bakterilerin kurşun, çinko, bakır, nikel, alüminyum, krom ağır metallerine karşı direnç gösterdiği, ayrıca bu bakterilerin çoğunun tetrasiklin, kloramfenikol, kanamisin ve imipenem antibiyotiklerine karşı zon gelişimlerinin olduğu belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda tüm testler birbirinden bağımsız olarak değerlendirilmiş ve kendi içlerinde en iyi PGPB aktivitesi gösteren 38 bakteri suşu moleküler tanımlama yapılmak için seçilmiştir. Bakterilerin moleküler tanımlamaları için hedef gen bölgesi olarak bakteri sistematiği açısından önemli olan 16S rRNA gen bölgesi seçilmiştir. Gerçekleştirilen tanımlamalar sonucunda bakterilerin Achromobacter, Acinetobacter, Microbacterium, Pantoea, Pseudomonas ve Priestia cinslerine ait olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Chemical fertilisers, population growth, water requirements and stressful soil conditions make it increasingly difficult to increase crop yields. Some plant species can thrive under stressful conditions. For example, in serpentine (ultramafic) soils with inadequete nutrients and high levels of heavy metals such as chromium, nickel and aluminium, hyperaccumulator plants thrive and cope well with harsh environmental conditions. Hyperaccumulator plants have the ability to survive by accumulating heavy metals in above-ground organs.
Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB), found in the rhizosphere of plants and as endophytes, have mechanisms that promote plant growth and reduce the phytotoxic effects of heavy metals by forming a symbiotic relationship with plants. PGPB have many functions that support plant development, such as production of antibiotics against soil-borne diseases, nitrogen fixation, phosphate dissolution, production of siderophores, production of hormones such as indole acetic acid (IAA), and production of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase, and reduction of the amount of ethylene that increases under stress conditions. Thanks to these functions, the use of PGPB in agriculture is considered a better alternative to the conventional approach to increase crop yield and quality.
The isolation and use of PGPB is an environmentally friendly approach that promotes productivity, efficiency and food quality in the face of increasing food demand. In this study, endophytes and rhizobacteria that promote plant growth were isolated from endemic hyperaccumulator plants Noccaea birolmutlui Özgişi & Özüdogru and Bornmuellera kiyakii Aytaç & Aksoy. The production of ACC deaminase and siderophores, phosphate solubility and indole acetic acid (IAA) activity, and heavy metal and antibiotic resistance of PGPB properties of the isolated bacteria were investigated. These bacteria were found to be resistant to heavy metals such as lead, zinc, copper, nickel, aluminium and chromium, and most of these bacteria developed inhibition zones against the antibiotics tetracycline, chloramphenicol, kanamycin and imipenem. As a result of the studies, all tests were evaluated independently and 38 bacterial strains with the best PGPB activity were selected. The 16S rRNA gene region, which is important for bacterial systematics, was chosen as the target gene region for their molecular identification. As a result of the identification, the bacteria were found to belong to the genera Achromobacter, Acinetobacter, Microbacterium, Pantoea, Pseudomonas and Priestia.