Adıyaman ilinde trabzon hurmasında (Diospyros kaki L.) görülen fungal hastalık etmenleri ve faydalı bakterilerle biyolojik mücadelesi
Fungal disease agents of persimmon (Diospyros kaki L.) in Adiyaman province and biological control with beneficial bacteria
Yazar: MEHMET ATAY
Danışman: PROF. DR. SONER SOYLU
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı / Fitopatoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Meyveleri tüketilen, subtropik bir bitki olan Trabzon hurması (Diospyros kaki L.) Türkiye'nin Adıyaman ilinde yaygın olarak yetiştirilir. Bu çalışamada; (i) Adıyaman ili Trabzon hurması bahçelerinde sorun olan fungal hastalık etmenlerinin sörveyi, tanılanması ve yaygınlığının belirlenmesi, (ii) sağlıklı Trabzon hurması ağaçlarından faydalı biyolojik mücadele etmeni (BCA) bakteriyel türlerinin izolasyonu ve tanılaması,  (iii) BCA bakteri izolatların bölgede en yaygın hastalık etmenine karşı in vitro ve in vivo antifungal etkinlikleri ile etki mekanizmalarının belirlenmesi araştırılmıştır. Adıyaman ili Merkez, Gölbaşı, Besni, Kahta, Tut ve Çelikhan ilçelerinde tesadüfi olarak seçilmiş 28 bahçede, farklı bitki fenolojik dönemlerini kapsayan sörvey çalışması sonrası 438 adet fungal izolat elde edilmiştir. Yapılan "Morfolojik", "MALDI-TOF" ve "Moleküler" tanılama yöntemleri sonucu en yaygın tür Alternaria alternata (Fr) Keissler'e olarak belirlenmiştir. Cladosporium herbarum, Curvularia spicifera, Neoscytalidium dimidiatum, Penicillium digitatum, Aspergillus flavus, Botrytis cinerea ve Rhizopus stolonifer farklı rastlama sıklığında gözlenen diğer fungal hastalık etmenleri olarak saptanmıştır. Cladosporium herbarum, Curvularia spicifera, Neoscytalidium dimidiatum, Penicillium digitatum, Aspergillus flavus ve Rhizopus stolonifer'in Türkiye'de yetişen Trabzon hurmalarında hastalıklara neden olduğu ilk kez bu çalışma ile ortaya konulmuştur.
Sağlıklı Trabzon hurması ağaçlarının farklı kısımlarından toplam 123 epifit ve endofit BCA bakteri izolatı elde edilmiştir. Bu izolatlar arasından 47 farklı BCA bakteri izolatı biyokontrol etkinlik çalışmaları için seçilmiştir. MALDI-TOF MS ile tanılanan bu izolatlardan 40 tanesi Bacillus spp., 3 tanesi Pseudomonas spp., 2 tanesi Enterobacter cloacae ve 1 tanesi ise Curtobacterium flaccumfaciens olarak tanılanmış olup, BCA bakteri izolatların A. alternata hastalık etmeni üzerine olan antagonistik etkileri in vitro ve in vivo koşullarda belirlenmiştir. İn vitro sonuçlar değerlendirildiğinde; 4 bakteri izolatının %3.33-13.89 arası oranlarında, 11 bakteri izolatının %26.11-47.22 oranlarında ve 32 izolatın ise >%50 oranlarında hastalık etmeninin misel gelişimini engellediği belirlenmiştir. Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum MA63ep, B. amyloliquefaciens MA55ep ve B. subtilis MA50ep izolatları %78.89-80.56 engelleme oranları ile en etkili izolatlar olmuştur.  İn vivo denemelerde 47 bakteri izolatın "koruyucu" ve "tedavi edici" biyokontrol etkinliği yapay olarak inokule edilmiş meyveler üzerinde belirlenmiştir. BCA bakteri izolatların "koruyucu" etkinliği "tedavi edici" etkinliğine kıyasla meyvede A. alternata kaynaklı lezyon gelişmini engellemede daha yüksek oranda etkili olmuştur. In vitro ve in vivo antifungal etkinlik çalışmalarında kaydedilen engelleme değerlerinin ortalaması baz alındığında Bacillus subtilis MA29en, Bacillus cereus MA57en ve Bacillus subtilis MA48en en başarılı etkinlik gösteren BCA bakteri izolatları olarak belirlenmiştir.
Antagonistik ve bitki gelişimini teşvik etmede sorumlu etki mekanizmalarından siderofor, proteaz enzimi, hidrojen siyanür (HCN), amonyak (NH3), IAA üretimi ve fosfor çözme etkinliklerini belirlemeye yönelik çalışmalarda 30 izolat kullanılmıştır. Tüm bakteri izolatları amonyak (NH3), 29 bakteri izolatı siderofor ve proteaz, 8 bakteri izolatı HCN üretimi açısından pozitif olarak kaydedilmiştir. Ayrıca, 47 bakteri izolatı değişen miktarlarda IAA üretirken 6 izolat fosfor çözme özelliği sergilemiştir. B. cereus MA58en-MA27en, B. megaterium MA38ep, B. subtilis MA50ep, Pseudomonas aeruginosa MA65en, P. chlororaphis MA77ep ve B. thuringiensis MA74ep izolatı söz konusu tüm mekanizmalara sahip BCA bakteri izolatlar olarak tespit edilmiştir.
Bu çalışma, Adıyaman ili Trabzon hurması bahçelerinde fungal hastalık etmenlerinin kapsamlı şekilde belirlendiği ve A. alternata'ya karşı biyolojik mücadele olanaklarının araştırıldığı ilk çalışmadır. İn vitro ve in vivo koşullarda yüksek antifungal etkinliğe sahip Bacillus subtilis MA29en, Bacillus cereus MA57en, Bacillus subtilis MA1ep, Bacillus cereus MA58en, Bacillus mojavensis MA61en ve Bacillus subtilis MA48en gibi izolatların A. alternata ile biyolojik mücadelede fungisitlere alternatif olarak değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Persimmon (Diospyros kaki L.), a subtropical plant whose fruits are consumed, is widely grown in Adıyaman province of Türkiye. In this study; (i) survey, identification and prevalence of fungal disease pathogens in persimmon orchards in Adıyaman province, (ii) isolation and identification of beneficial biological control agent (BCA) bacterial species from healthy persimmon trees, (iii) in vitro and in vivo antifungal activity and mechanism of action of BCA bacterial isolates against the most common disease agents observed in the region were investigated. A total of 438 fungal isolates were obtained from 28 randomly selected orchards in Merkez, Gölbaşı, Besni, Kahta, Tut and Çelikhan districts of Adıyaman province during different phenological periods of the plants. As a result of "morphological", "MALDI-TOF" and "molecular" identification studies, the most common species was identified as Alternaria alternata (Fr) Keissler. Cladosporium herbarum, Curvularia spicifera, Neoscytalidium dimidiatum, Penicillium digitatum, Aspergillus flavus, Botrytis cinerea and Rhizopus stolonifer were also identified as other fungal pathogens with varying incidence. This is the first report of Cladosporium herbarum, Curvularia spicifera, Neoscytalidium dimidiatum, Penicillium digitatum, Aspergillus flavus and Rhizopus stolonifer causing diseases on persimmon growing in Türkiye.
A total of 123 epiphytic and endophytic BCA bacterial isolates were obtained from different parts of healthy persimmon trees. Among these isolates, antagonistic activities of 47 different BCA bacterial isolates were selected for biocontrol studies. Among these bacterial isolates identified by MALDI-TOF MS, 40 BCA bacterial isolates were identified as Bacillus spp., 3 as Pseudomonas spp., 2 as Enterobacter cloacae and 1 as Curtobacterium flaccumfaciens. The antagonistic effects of the BCA bacterial isolates on A. alternata disease agent were determined under in vitro and in vivo conditions. When the in vitro results were evaluated; 4 bacterial isolates inhibited mycelial growth of the disease agent at rates between 3.33-13.89%, 11 bacterial isolates at rates between 26.11-47.22% and 32 isolates at rates >50%. Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum MA63ep, B. amyloliquefaciens MA55ep and B. subtilis MA50ep isolates were the most effective isolates with 78.89-80.56% inhibition rates of mycelial growth. In vivo tests also determined the "protective" and "therapeutic" biocontrol activities of 47 bacterial isolates were also determined on artificially inoculated fruits. The "protective" activities of the BCA bacterial isolates were more effective in preventing the development of A. alternata-induced lesions on fruit compared to their "therapeutic" activities. Bacillus subtilis MA29en, Bacillus cereus MA57en and Bacillus subtilis MA48en were determined as the most successful BCA bacterial isolates based on the inhibition values recorded in in vitro and in vivo antifungal activity studies.
Thirty bacterial isolates were used in the studies to determine the production of siderophore, protease enzyme, hydrogen cyanide (HCN), ammonia (NH3), IAA and phosphorus solubilising activities responsible for the antagonistic and plant growth promoting mechanisms of action. All bacterial isolates were positive for ammonia (NH3), 29 bacterial isolates were positive for siderophore and protease, 8 bacterial isolates were positive for HCN production. In addition, 47 bacterial isolates produced varying amounts of IAA, while 6 isolates showed phosphorus solubilising activities. B. cereus MA58en-MA27en, B. megaterium MA38ep, B. subtilis MA50ep, B. thuringiensis MA74ep, Pseudomonas aeruginosa MA65en and P. chlororaphis MA77ep were identified as BCA bacterial isolates having with all these mechanisms.
This is the first study conducted to comprehensively identify fungal pathogens in persimmon orchards in Adıyaman province and to investigate biological control options against the A. alternata disease agent. It was concluded that Bacillus subtilis MA29en, Bacillus cereus MA57en, Bacillus subtilis MA1ep, Bacillus cereus MA58en, Bacillus mojavensis MA61en and Bacillus subtilis MA48en isolates with high biocontrol activity in vitro and in vivo studies can be used in biological control of A. alternata as an alternative to fungicides.