Farklı organik asitlerin, bal arılarındaki (Apıs mellıfera L.) Amerikan yavru çürüklüğü hastalığı etkeni paenıbacıllus larvae üzerine antimikrobiyal etkisi
Antimicrobial effect of different organic acids against paenibacillus larvae the causative agent of American foulbrood disease in honey bees (Apis mellifera L.)
Yazar: BİLLUR KÜÇÜKÖZMEN
Danışman: DOÇ. DR. ASLI ÖZKIRIM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Amerikan yavru çürüklüğü = American foulbrood ; Bakteriler = Bacteria ; Organik asitler = Organic acids ; Paenibacillus larvae = Paenibacillus larvae ; Varroa destructor = Varroa destructor

Özet:
Amerikan Yavru Çürüklüğü etkeni Gram (+), streptobasil ve sporlu bir bakteri olan Paenibacillus larvae'dir. Bal arısı (Apis mellifera L.) larvaları P. larvae ile enfekte olduğunda ölüm mutlaka gerçekleşmektedir. Larvalarda ölümün gerçekleşmesi koloninin devamlılığını etkilemekte ve hızlı gerçekleşen koloni çöküşlerine sebep olmaktadır. Yapılan çalışmaların pek çoğunda uygulanan mücadele yöntemleri vejetatif forma karşı başarı elde etse de spor forma karşı bu yöntemler etkisiz olmaktadır. Ayrıca kullanılan mücadele yöntemlerinin arılarda toksik etki bırakmaması, arı ürünlerinde kalıntıya sebep olmaması, arıcılık sektöründe uygulanabilir ve ulaşılabilir olması gerekmektedir. Bu nedenle şimdiye kadar P. larvae'nin spor formuna etkili, arı ürünlerinde kalıntı bırakmayacak, arıcılık sektöründe uygulanabilir veya ulaşılabilir bir yöntem henüz keşfedilmemiştir.
Bu tez çalışmasının amacı, büyük koloni kayıplarına sebep olan başka bir arı zararlısı Varroa destructor ile mücadele yöntemlerinde hâli hazırda kullanılmakta olan organik asitlerin (oksalik asit, formik asit, laktik asit, asetik asit), P. larvae'nin vejetatif, sporo-
ii
vejetatif ve spor formlarına bir etkisinin olup olmadığının ortaya çıkarılmasıdır. Organik asitler daha önce P. larvae üzerinde denenmemiş olup, literatürde tespit edilen eksikliğin kapatılması yönünde bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında P. larvae'nin tüm formlarının eldesine dair metot geliştirilmiş, fakat sporovejetatif formun stabilliğini koruyamaması nedeniyle deneyler vejetatif ve spor formlar ile yeniden düzenlenmiştir. Organik asitlerin arıcılıkta V. destructor ile mücadelesinde kullanılan konsantrasyonlara (oksalik asit %3.5, formik asit %60, asetik asit %50, laktik asit %15) uygun olarak hazırlanmıştır. Organik asitler farklı dozları (5 mL, 2,5 mL ve 1,25 mL), farklı muamele sürelerini (1 gün, 3 gün, 7 gün) ve farklı bakteri yoğunluklarını (1x104 KOB, 1x103 KOB ve 1x102 KOB) içerecek şekilde P. larvae üzerinde test edilmiştir. Deney gruplarında organik asitlerin etkinliğinin test edilmesi amacıyla dökme plak yöntemiyle canlı hücre sayımı gerçekleştirilmiştir. Organik asitler, P. larvae'nin spor formuna uygulanmadan önce yıkama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Ardından dökme plak yöntemiyle sonuç alınamayınca spor formun vejetatif forma dönüşün desteklenmesi amacıyla deneyler sıvı ortamda yeniden gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak organik asitlerin P. larvae'nin vejetatif formuna bakterisidal etki gösterdiği ve spor forma karşı etkisiz olduğu gözlemlenmiştir. Arıcılıkta organik asitlerin sahada V. destructor mücadelesinde kullanımının erken ilkbaharda kovanda mevcut olan P. larvae sporlarının vejetatif forma dönüşmesini ve ilk yavru döneminde ortamda bulunması muhtemel vejetatif formlarının dezenfeksiyonunun sağlandığı düşünülmektedir. Organik asit kullanımının P. larvae enfeksiyonunu önleyici bir etkisi bulunmamasına rağmen ortamdaki vejetatif formları yok etmesi dolayısıyla enfeksiyon oranını azaltıcı ve bulaşım oranını düşürücü bir etkisi olduğu kanıtlanmıştır.

Abstract:
The causative agent of American Foulbrood is a spore-forming Gram (+) streptobacilli bacterium called Paenibacillus larvae. When honey bee (Apis mellifera L.) larvae are infected with P. larvae, death is inevitable. Although the control methods applied in most of the studies achieve success against the vegetative form, these methods are ineffective against the spore form. In addition, the control methods used should not cause toxic effects on bees, cause residues in bee products, and should be applicable and accessible in the beekeeping. For this reason, a method that is effective on the spore form of P. larvae does not leave residues in bee products, and applicable or accessible in the beekeeping industry has not yet been discovered.
ii
The aim of this thesis study is to determine the effects of organic acids (oxalic acid, formic acid, lactic acid, acetic acid) which are currently used in the control methods against Varroa destructor that is another bee pest that causes large colony losses, on vegetative, sporo-vegetative and spore forms of P. larvae. Organic acids have not been tested on P. larvae before, and this study has been carried out to close the gap that has been detected in the literature. Within the scope of the thesis, a method for obtaining all forms of P. larvae was developed, but the experiments were rearranged with vegetative and spore forms because the sporo-vegetative form could not maintain its stability. Organic acids were prepared by the concentrations used in the control V. destructor in beekeeping (oxalic acid 3.5%, formic acid 60%, acetic acid 50%, lactic acid 15%). Organic acids have been tested on P. larvae with different doses (5 mL, 2.5 mL, and 1.25 mL), different treatment times (1 day, 3 days, 7 days), and different bacterial densities (1x104 CFU, 1x103 CFU, and 1x102 CFU). To test the effectiveness of organic acids in the experimental groups, viable cell counting was performed using the pour plate method. Washing processes were carried out before the organic acids were applied to the spore form of P. larvae. Then, when no results could be obtained with the pour plate method, the experiments were carried out again in a liquid medium to support the germinating of P. larvae spores. As a result, it has been observed that organic acids have a bactericidal effect on the vegetative form of P. larvae and are ineffective against the spore form. It is thought that the use of organic acids in the field in beekeeping for the control of V. destructor, provides the transformation of P. larvae spores present in the hive into vegetative form in early spring, and the disinfection of the vegetative forms that are likely to be present in the environment during the first instar larvae of the brood. Although the use of organic acid does not have a preventive effect on P. larvae infection, it has been proven that it has an effect on reducing the infection rate and reducing the transmission rate, as it destroys the vegetative forms in the environment.