Optimization of Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki HD-73`s Cry1Ac Toxin Production Parameters in Bioreactor Conditions and Assessment of HD-73`s Biological Activity Against Tomato Leaf Miner (Tuta absoluta) (Meyrick) (Lepidoptera:Gelechiidae)

Abstract

Domates güvesi Tuta absoluta, Türkiye ve dünya genelinde domates için tarla ve sera koşullarında en tahrip edici bitki zararlılarından biridir. Bu zararlının kontrolü esas olarak kimyasal insektisitler kullanılarak sağlanmaktadır. Fakat, bu kimyasalların kullanımı, çevre kirliliği ve insan sağlığı etkileri dahil olmak üzere çeşitli sorunlara neden olmuştur. Ayrıca diğer birçok zararlı böcek gibi T. absoluta da son yıllarda kimyasal insektisitlere karşı direnç geliştirmiştir. Kimyasal insektisitlere alternatif olarak, Bacillus thuringiensis suşları ve entomopatojenik Cry toksinleri, uzun yıllardır çeşitli böcek türlerine karşı biyolojik kontrol ajanı olarak kullanılmaktadır.Bu tez çalışmasında, B. thuringiensis kurstaki HD-73 suşu, hem konvansiyonel kültürde hem de biyoreaktör ortamında T. absoluta'ya karşı biyolojik kontrol ajanı olarak kullanılmak üzere optimize edilmiştir. Bu amaçla çeşitli karbon, azot ve mineral tuz kaynakları denenmiştir. Yapılan denemeler sonucunda NYSM besiyerinin, toksin üretimi açısından en etkili kültür ortamı olduğu bulunmuştur. Ayrıca, biyolojik aktivite testleri, T. absoluta larvaları üzerinde Cry1Ac toksinleri içeren HD-73 sporları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu biyolojik deneylerde, B. thuringiensis HD-73 sporlarını içeren taze kültürler ile LC50 değeri hesaplanmış ve denemelerde %100 ölüm oranı yakalanabilmiştir.

Tomato leaf miner, Tuta absoluta, is one of the most harmful pests for tomato both in farm and greenhouse conditions in Turkey and many other countries. Control of this pest mainly achieved by using chemical insecticides, which can cause environmental pollution and have human health effects due to its residues on final products. Besides, like many other pests, T. absoluta has developed resistance to chemical insecticides over the past years. As an alternative to chemical insecticides, Bacillus thuringiensis strains and their entomopathogenic Cry toxins have been used as a biological control agent for many years now against various insects. In this thesis work the growth and toxin production conditions of B. thuringiensis subsp. kurstaki HD-73 have been optimized both in conventional culture and bioreactor settings to be used as a biological control agent against T. absoluta. To this end various carbon, nitrogen and mineral salt sources were tried. Nutrient Yeast Extract Salt Medium (NYSM) was found to be the most effective for toxin production under our conditions tested. Biological activity tests were also performed on T. absoluta larvae using HD-73 spores containing Cry1Ac toxins. In these biological assays LC50 value was calculated and we have reached a 100% death rate with fresh preparations of B. thuringiensis subsp. kurstaki HD-73 spores containing Cry toxins.