Domates bitkilerinde sorun toprak kökenli bazı fungal hastalık etmenleri ile mücadelede kök bakterilerinin kullanılma potansiyellerinin belirlenmesi

Abstract

Toprak kökenli pek çok bitki fungal hastalık etmenleri, bölgemizde gerek tarla koşullarında gerekse seralarda yetiştirilen sebzelerde verimi etkileyen en önemli biyotik etmenlerden biridir. Bu çalışma ile farklı türlere ait antagonistik potansiyele sahip kök bakteri izolatları (Lysobacter enzymogenes C3R5 ve N4-7) ile bitki büyümesini teşvik eden kök bakteri (PGPR) izolatlarının (Bacillus pumilus T4, Bacillus amyloliquefaciens IN937a, Pseudomonas fluorescens WCS417r ve Pseudomonas putida 89B-61) domateste sorun olan Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum ve Sclerotinia sclerotiorum gibi toprak kökenli fungal hastalık etmenlerinin gelişimlerini engellemeleri üzerine olan etkinliği ve etki mekanizmalarının karakterizasyonu in vitro ve in vivo koşullarda araştırılmıştır.In vitro denemelerde test edilen kök bakteriler arasında antagonist L. enzymogenes C3R5 ve N4-7 izolatları tüm patojenlerin gelişimlerini ikili kültür testlemelerinde önemli düzeyde engelleyerek antagonizm göstermiştir. Fungusların miselyal gelişimi bu izolatlardan hazırlanan ham kültür filtratları tarafından da etkili bir şekilde engellenmiştir. PGPR izolatları ve kültür filtratları fungusların miselyal gelişimini engellemede başarılı olamamakla birlikte çok düşük düzeylerde engelleme göstermiştir. Antagonist izolatlar, C3R5 ve N4-7, ile fungusların birlikte kültüre alındığı ve miselyal gelişimin engellendiği PDA besi yerlerinde gelişen miseller üzerinde yapılan mikroskobik gözlemlerde fungus hiflerinde kıvrılma, kararma, sitoplazmik içeriklerde pıhtılaşma, vakuolleşme, sitoplazmik boşalma ve hücre duvarlarında erimeler gibi morfolojik bakımdan oldukça önemli anormallikler gözlenmiştir. Antagonist izolatların sebep olduğu bu tip belirtilerin aksine PGPR izolatları fungal hifler üzerinde herhangi bir yapısal bozulmalara neden olmamıştır.In vivo çalışmalarda antagonist ve PGPR izolatlarının farklı uygulamalarının (tohuma kaplama, yaprak yüzeyine püskürtme ve fidelerin köklerini bakteri süspansiyonu içine daldırma şeklinde yapılan uygulamalar) bitki büyümesi üzerine etkinliğinin yanı sıra bitkilerde hastalık çıkışı üzerine olan etkinlikleri araştırılmıştır. Denemelerde kullanılan tüm izolatlar kontrol ile karşılaştırıldığında hastalıkların bitkilerde çıkışını önemli düzeyde engellediği belirlenmiştir. Bu etkinlik aynı zamanda in vitro koşullarda misel gelişimini en etkili şekilde engelleyen antagonist izolatları ile uygulama yapılan bitkilerde oldukça belirgindir. Bitki büyümesi üzerine PGPR izolatları sürgün uzunluğu, yaş ve kuru bitki ağırlıklarında önemli düzeylerde artışa neden olarak, bitki büyümesinde kontrol ve antagonist uygulamalarına oranla daha önemli düzeyde etkinlik göstermiştir. Bitki büyümesini artıran en etkili uygulama şekli, bitki fidelerini toprağa şaşırtmadan önce bakteri süspansiyonlarına daldırma şeklinde yapılan uygulama yöntemi olmuştur.

Soil-borne fungal plant pathogens are one of the increasingly important biotic factors, which effect production of field and glasshouse grown vegetable plants growing in our region. In this study, possible use of antagonist (such as Lysobacter enzymogenes C3R5 and N4-7) and Plant Growth Promoting Rhizobacterial (PGPR) (such as Bacillus pumilus T4, Bacillus amyloliquefaciens IN937a, Pseudomonas fluorescens WCS417r and Pseudomonas putida 89B-61) isolates was investigated for their ability to promote plant growth and to suppress disease caused by soilborne fungal disease agents of tomato plants, such as Fusarium oxysporum, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani and Sclerotinia sclerotiorum in vitro and in vivo conditions.During the in vitro experiments, among the rhizobacterial isolates, antagonist L. enzymogenes isolates C3R5 and N4-7 showed antagonistic properties against all fungal pathogens and significantly inhibited hyphal growth to a varying degree in dual culture tests. The mycelial growth inhibition was also found with a crude preparation of cell-free culture filtrate from L. enzymogenes isolates C3R5 and N4-7. In contrast, PGPR isolates and their cell-free culture filtrate were unable to be succesful and showed inconsistent inhibition on mycelial growth. The microscopic observation of fungal mycelium derived from co-culture of antagonist bacterial isolates C3R5 and N4-7 in PDA petri plates showed that in vitro growth restriction was associated with the frequent induction of a variety of morphological abnormalities such as, hyphal swellings, vacuolation, granulation of the cytoplasmic contents, as well as lysis of hyphae. In contrast to antagonist isolates, PGPR isolates did not cause significant morphological changes on fungal hyphae.During the in vivo experiments, antagonist and plant PGPR isolates were evaluated for plant growth promotion (treatments applied as seed covering, spraying on the leaves and dipping of the seedlings into suspension) and biologic control of disease caused by tested soilborne fungal agents. Plants treated with each of the six isolates were significantly reduced pre-emergence disease severity compared to untreated controls. This effect was more marked in plants treated with antagonist isolates, which were the most effective in decreasing mycelial growth in vitro conditions. Significant growth increases in shoot length, fresh and dry weight of seedlings were also caused by PGPR isolates which were greater than untreated controls and antagonist isolate treated plants. The best treatment for plant growth promotion was obtained by dipping seedlings into the bacterial suspension before transplanting into the soil.