Yeni bir Serratia fonticola EBS19 izolatının karakterizasyonu ve botrytis cinerea' ya karşı biyolojik kontrol ajanı olarak kullanılabilme potansiyelinin araştırılması
Characterization of a novel Serratia fonticola EBS19 bacteria and investigation of its potential for biological control agent for botrytis cinerea
Yazar: EFE BERK BOZKURT
Danışman: PROF. DR. ÖMÜR BAYSAL
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Botrytis cinerea, dünya çapında 100 milyar dolarlık ekonomik kayba yol açabilen gri küf hastalığına sebep olan bitki patojeni bir fungustur. Mücadelede kullanılan yüksek doz fungisitlere karşı genetik yapısını değiştirebilme ve hızla fungisit direnci oluşturabilme kabiliyetine sahiptir. Biyolojik kontrol, patojen üzerinde istenilen inhibitör etkinin yanı sıra mücadele uygulamalarında kullanılan çevreye ve insan sağlığına zararlı etkilere sahip kimyasalların olumsuz etkilerini azaltır. Bu çalışmada, patojene yönelik biyokontrol amaçlı kullanılabilecek bir Serratia fonticola bakterisinin, toprak florasından izole edilerek Botrytis cinerea'nın spor süspansiyonu üzerinde antibiyoz etkisi olduğu tespit edilmiştir. Fenol ile muamele edilerek, ortama çıkan metabolitlerin hücresiz antibiyoz etkisinden fungus sporunun büyümesini engellendiği gözlenmiştir. Patojen büyümesi üzerindeki inhibisyon sonuçları yapılan tek katlı agar ve çift tabakalı agar deneme sonuçları ile doğrulanmıştır. Daha sonra spektrofotometrik analizlere göre belirlenen optimum konsantrasyon (hücre/ml), minimal inhibisyonu konsantrasyonu (MK) ve inhibisyon yüzdesi tespit edilmiştir. In vitro testlerde kontrole kıyasla inokulasyondan 3. günde %85 ve 10. günde %65 inhibisyon etkisi oluştuğu gözlenmiştir. Bakteri suşu (EBS19), tüm genom dizi analizi ile tür ve cins düzeyinde Serratia fonticola olarak tanımlanmış ve NCBI veritabanına yüklenmiştir (Acc. Nr: PRJNA788871). KEGG veritabanı kullanılarak yapılan karşılaştırmalı analizler, patojen büyümesi üzerinde baskılayıcı rol oynayan enzimleri kodlayan genleri sınıflandırılarak genom içerisinde yerleri ileride yapılması düşünülen gene spesifik klonlama çalışmaları için tespit edilmiştir. Bu enzimlerden öne çıkan endoglukanaz/selülaz enzimlerinin aktif olarak bakteri suşu tarafından üretilip üretilmediği in vitro denemelerle de doğrulanmıştır. Ayrıca, Biolog sistemiyle yapılan analiz ile söz konusu biyolojik ajanın uygulama sonrası toprak mikroflorasıyla etkileşimi esnasında diğer mikroorganizmalara göre karbon kaynağı bakımında seçicilik yaratabilecek karbon kaynakları belirlenmiştir. Bu verilerin etkili biyopreparat bileşiminin hazırlanması bakımından ileride uygulamaya yönelik avantajlar sağlayacağı düşünülerek söz konusu biyolojik ajan adayının in vitro deneylerle teyit edilmiş kullanabileceği spesifik karbon kaynakları da belirlenmiştir.

Abstract:
Botrytis cinerea is a plant pathogenic fungus that causes gray mold disease, which can cause economic loss of $100 billion worldwide. It has the ability to change its genetic structure and rapidly develop fungicide resistance used in agriculture. In addition to the desired inhibitory effect on the pathogen, biological control reduces the negative effects of chemicals that have harmful effects on the environment and human health used in control applications. In this study, it was determined that a Serratia fonticola bacterium, which can be used for biocontrol purposes against the pathogen, was isolated from the soil flora and had an antibiosis effect on the spore suspension of Botrytis cinerea. It was observed that the growth of the fungus spore was inhibited by the cell-free antibiosis effect of the metabolites released into the environment by treatment with phenol. The inhibition results on pathogen growth were confirmed by the results of the single layer agar and double layer agar experiments. By spectrophotometric analysis, optimum concentration (cell/ml), minimal inhibition concentration (MIC) and percent inhibition were determined. Compared to control group, in vitro tests showed an inhibition effect of 85% on day 3 and 65% on day 10 after inoculation. The bacterial strain was also identified as Serratia fonticola (EBS19) by whole-genome shotgun sequence analysis and the sequence data was submitted to NCBI (Acc. Nr: PRJNA788871). Comparative analyzes using the KEGG database classified genes encoding enzymes that play a suppressive role on pathogen growth, and their locations in the genome were determined for future gene-specific cloning studies. In in vitro experiments, the endoglucanase/cellulase enzymes are actively produced by the bacterial strain has also been verified. Additionally, Biolog analyses showed the specific carbon sources of the bacteria which will provide new insight for the preparation of effective biopreparate composition and its further application in vivo assays, which will direct us for applications expected in practice as promising candidate to be biological control agent.