Biberde Simbiyotik Mikroorganizma

Üreticiler, tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de nüfus artışına paralel olarak artan yiyecek talebini karşılamakta zorlanmaktadır. Bu yüzden ya üreticiler ürün miktarını arttırmak için çeşitli kimyasallar kullanmakta ya da bu arz talep dengesizliği fiyat artışına neden olmaktadır. İnsan ve çevre sağlığını tehdit eden kimyasal kullanımı ya da ekonomik yönden gelirimizi tehdit eden fiyat artışlarının her ikisi de insan yaşamını olumsuz etkilemektedir. Uluslararası tarım politikalarının çoğuna uymayan üretimler bir yandan farklı hastalıklara bir yandan çevre sorunlarına neden olmaktadır. Bu nedenle doğal yollarla ürün miktarını ve kalitesini arttırdığı gözlenen simbiyotik mikroorganizmaların bitki gelişimi, organik bitki yetiştiriciliği ve biyolojik mücadele üzerine etkileri konusunda yapılan çalışmalar son zamanlarda oldukça önem kazanmıştır (Çakmakçı ve ark., 2006; Ortaş ve ark., 2009; Özkoç ve ark., 2012; Palta ve ark., 2010).

Doğadaki bitki türlerinin %95'ten fazlasının kök yapıları mikoriza mantarları ile simbiyotik bir yaşam içerisindedir (Daniels, 1981; Bagyaraj, 1991; Ortas, 1997 ve Ortas ve ark., 1999). Bu simbiyotik yaşam gereği bitki mikorizaya enerji kaynağı olarak karbonlu bileşik olan karbonhidrat vermekte, buna karşılık mantar da bitkinin gereksinim duyduğu mineral besin elementleri ve su alımını sağlamaktadır (Smith ve Read, 1997). Mikorizalar mikroorganizmalar ve bitkiler arasındaki en yaygın ortak yaşam şeklidir. Toprakta yetişen hemen çoğu bitkilerin kökünde mikoriza bulunur. Global düzeyde ise çift çeneklilerin %83'ünde tek çeneklilerin %79'unda ve açık tohumluların tamamında mikoriza bulunur (Wilcox, 1991).

Bakteriler toprakta yaşayan mikroorganizmaların en büyük kısmını oluşturmaktadır. Rizosferde yaşayan bazı bakterilerin farklı etki mekanizmaları ile bitki gelişimini birçok yönden desteklediği yapılan araştırmalar sonucu ortaya konmuştur. Bu faydalı bakteriler Kloepper ve ark., 1980 tarafından PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) olarak adlandırılmıştır ve bitkiye sağladıkları pek çok faydadan dolayı "Probiyotik Rizobakteriler" olarak da bilinmektedir. PGPR'ler azotu bağlayabilmesi, fosforu ve ağır metalleri çözebilmesi, hormon üretmesi, su ve mineral alımını artırması, kök gelişimini desteklemesi, bitkide enzim aktivitesini artırması, gibi etki mekanizmaları ile bitki gelişimini teşvik etmektedirler (Ferreira ve ark., 1987).

Bu çalışmanın amacı simbiyotik mikroorganizma kullanımının üç burun biberde tohum çimlenmesine, kök ve gövde gelişimine etkilerini araştırmak, bu yolla elde edilen verilerle, bitki gelişimini doğal yollarla arttırdığı bilinen simbiyotik mikroorganizma kullanımının yaşadığımız bölge olan Antalya'da tanıtımına ve özellikle yerel üreticiler arasında yaygınlaşmasına katkıda bulunmaktır.

Hipotez: Simbiyotik mikroorganizma kullanımı üç burun biberin tohum çimlenme başarısını, kök ve gövde gelişimini arttırır.

Materyal ve Yöntem

Materyal

Çalışmamızda üç burun biber türü seçilmiştir (Şekil 1). Bu türün seçilme nedeni; daha önce simbiyotik ilişkinin çimlenme üzerine etkileri konusunda denemeye tabi tutulmamış olması ve ekonomik değere sahip olmasıdır.

Çalışmamızda kullanılan tohumlar elden diye tabir ettiğimiz, ilaç uygulaması yapılmamış (thiramsız) yerel üreticiden toplanan standart tohumlardır.

Çalışmamızda kullanılan simbiyotik mikroorganizma solüsyonu, simbiyotik mikroorganizma olarak kabul edilen maya, mantar ve bakteri türlerinden oluşmakta olup, Akdeniz Üniversitesi Fen Fakültesi Biyoloji Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Hasan Akgül ile birlikte laboratuvarda hazırlanmıştır.

Yöntem

Yürüttüğümüz kontrollü deneyde kontrol ve deney grubu olmak üzere üçer tekrarlı 2 grup kullanılmıştır. Kontrol gruplarına sadece su, deney gruplarına ise sulandırılmış simbiyotik mikroorganizma solüsyonu verilmiştir. Seyreltilmiş solüsyonu hazırlarken 10 ml solüsyon 5 litreye tamamlanacak şekilde su konularak hazırlanmıştır.

Çalışma ortamının sıcaklığı 24 saat boyunca 24°C ye sabitlenmiş klima ile sağlanmıştır. Böylece çalışma ortamı olarak kullandığımız laboratuvarımız iklimlendirme odasına dönüştürülmüştür.

Çimlendirme aşaması

Çimlendirme ortamı olarak 90/15 mm ebatlarında petri kullanılmıştır. Kullanılan her bir petrinin içine petri büyüklüğünde kesilen 3 kat peçete yerleştirilmiştir. Kontrol grubu göllenme yapmayacak şekilde spreyleme uygulamasıyla su ve deney grubu ise yine göllenme yapmayacak şekilde spreyleme uygulamasıyla solüsyonlu su ile sulanmıştır. Sulama her gün aynı saatlerde düzenli olarak yapılmıştır.

Hem kontrol hem deney grubunda 3 tekerrür, her tekerrürde 30 tohum olmak üzere toplamda 180 tohum kullanılmıştır (Şekil 2).

Çimlenme sayımlarına radikula çıkışı ile başlanmıştır. Çimlenme sayımları yapılmaya başlanmasından 3 gün sonra radikula uzunlukları ölçülmeye başlanmıştır.

Fide Aşaması

Fideler petri kapağını kaldıracak boya ulaştıktan sonra insörtlere alınmıştır. Bir kontrol bir deney grubu için 150'lik iki insört kullanılmıştır. Her bir insört 3 birim torf, 1 birim perlit ve 1 birim vermikulit karşımı ile kuru olarak doldurulmuştur (Şekil 3).

Kontrol grubundan 25, deney grubundan 25 fide rastgele seçilerek her göze bir tane olacak şekilde dikilmiştir.

Kontrol grubu olarak kullandığımız insört spreyleme yapılarak su ile deney grubu olarak kullandığımız insört de spreyleme yapılarak seyreltilmiş solüsyon ile sulanmıştır.

Fideler insörtlere dikildikten sonra 3. gün itibariyle gövde uzunlukları ölçülmeye başlanmıştır.

Bulgular

Grafik 1. Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulamasının üç burun biberde tohum çimlenmesi üzerine etkileri

Grafik 2. Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulamasının üç burun biberde kök uzunlukları üzerine etkileri

Grafik 1'de görüldüğü gibi simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulaması üç burun biberde ortalama tohum çimlenmesini arttırmıştır. 14. günde nihai ortalama çimlenme kontrol grubunda 20, deney grubunda ise 26,3 olmuştur (% 31,5 artış) (Grafik 1).

Grafik 3. Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulamasının üç burun biberde gövde uzunlukları üzerine etkileri

Şekil 5. Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulamasının gövde uzunlukları üzerine A) Kontrol grubunda etkileri, B) Deney grubunda etkileri

Üç burun biberde simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulaması ortalama kök uzunlukları üzerine de olumlu yönde etki yapmış (Şekil 4) ve Grafik 2'de görüldüğü üzere ortalama kök uzunluklarını attırmıştır. 8. günde yapılan son ölçüme göre kontrol grubunda 3,1 cm olan ortalama kök uzunluğuna karşılık, deney grubunda 4,3 cm (yaklaşık %40 artış) olmuştur (Grafik 2).

Şekil 4. Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulamasının üç burun biberde kök uzunlukları üzerine etkileri

Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulaması ortalama gövde uzunluklarını da arttırmış (Şekil 5) ve Grafik 3'deki sonuçlar elde edilmiştir. 5. günde yapılan son ölçüme göre kontrol grubunda 1,1 cm olan ortalama gövde uzunluğuna karşılık, deney grubunda 2,4 cm (yaklaşık %120) olmuştur (Grafik 3).

Sonuç

Son yıllarda yapılan çalışmalar birçok bahçe bitkisinin gelişimi üzerine mikoriza uygulamalarının olumlu etkileri olduğu yönündedir (Karaman, 2012). Çalışmamızın sonuçları, bu çalışmaların sonuçlarıyla paralellik göstermiş ve bu bağlamda içeriğinde mikoriza mantarlarının da bulunduğu maya, mantar ve bakteri türlerinden oluşan simbiyotik mikroorganizma solüsyonu, üç burun biberde çimlenmeyi yaklaşık %30, kök gelişimini yaklaşık %40 ve gövde gelişimini yaklaşık %120, ortalamada yaklaşık %60 oranında olumlu yönde etkilemiştir (Şekil 6).

Çizelge 1. Mikoriza uygulamalarının bazı bahçe bitkilerinin kimi özellikleri üzerine etkileri (Karaman, 2012)

Şekil 6. Simbiyotik mikroorganizma solüsyonu uygulamasının fide gelişimine etkisi

Bitkisel hormonlardan sitokinin; bitkide hücre bölünmesi, tohum çimlenmesi, kök gelişimi, klorofil akümülasyonu, yaprak gelişimi, yaşlanmanın gecikmesi gibi fizyolojik işlevlerde rol almaktadır. Giberellinler ise gövdenin uzaması, çimlenme, dormansi, enzim işlevinin başlatılması gibi işlevlerde etkili olduğu bilinmektedir (İmriz ve ark., 2014) Araştırmacılar tarafından PGPR'ların bazı giberellinleri (Bottini ve ark., 1989) ve bazı sitokininleri (Horemans ve ark., 1986) ürettiği rapor edilmiştir. Literatürdeki bu sonuçlar çeşitli bakterileri de içeren solüsyonun üç burun biberde çimlenme artışını ve buna paralel kök ve gövde gelişimini açıklar niteliktedir. Bu çalışmada görüldüğü gibi simbiyotik mikroorganizma kullanımının üç burun biberde tohum çimlenmesine, kök ve gövde gelişimine olumlu etkileri bulunmaktadır.

Öneriler

Yapılan çalışma devam ettirilecek, böylece simbiyotik mikroorganizma kullanımının üç burun biberde ürün verimi, kalitesi ve raf ömrü belirlenecektir. Ayrıca benzer çalışmalar yakın çevrede yetiştirilen ve ekonomik değeri olan diğer bahçe bitkileri için de yapılacaktır. Böylece yöresel bitkilerde simbiyotik mikroorganizma kullanımı ile ilgili bir başvuru kaynağı oluşturulması hedeflenmektedir.

Referanslar

Bagyaraj, D. J. (1991). Ecology of vesicular-arbuscular mycorrhizae. In .Handbook of Applied Mycology, Soil and Plants, vol. 1, (Eds.) by D.K. Arora., B. R., K.G. Mukerji., and G. R. Knudsen. Marcel Dekker. USA.

Bottini, R., Fulchieri, M., Pearce, D., Pharis, R.P. (1989). Identificaiton of giberellins AI and ISOA3 in cultures of Azospirillum liperum. Plant Physiol., 90, 45-47.

Çakmakçı, R., Dönmez, F., Aydın, A., Şahin, F. (2006). Growth promotion of plants by plant growth-promoting rhizobacteria under greenhouse and two different field soil conditions. Soil Biology & Biochemistry 38. 1482–1487

Daniels, B. A. McCool, P. M. and Menge, J. A. (1981). Comparative inoculum potential of spores of six vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi. New Phytologist 89. 385-391.

Ferreira, M.C.B., Fernandes, M.S., and Döberenier, J. (1987). Role of Azospirillum brasilense nitrate reductase in nitrate assimilation by wheat plants. Biol. And Ferti. Of Soils, 4: 47-53.

Horemans, S., De Koinck, K., Neuray, J., Hermans, R., and Krlassak. (1986). Production of plant growth substances by Azospirillum sp. and other rhizosphere bacteria. Symbios., 2, 341-346.

İmriz, G., Özdemir F., Topal İ., Ercan B., Tas M. N., Yakısır E., Okur O. (2014). Bitkisel Üretimde Bitki Gelişimini Teşvik Eden Rizobakteri (PGPR)'ler ve Etki Mekanizmaları. Elektronik Mikrobiyoloji Dergisi TR. Cilt: 12 Sayı: 2 Sayfa: 1-19.

Karaman, M.R. (2012). Bitki Besleme ‘Sağlıklı Bitki, Sağlıklı Üretim'. Editör: Mehmet Rüştü Karaman. (572-574) Gübretaş Rehber Kitaplar Dizisi:2. 1. Baskı:Nisan 2012.

Kloepper, J.W., Leong, J., Teintze, M. ve Scrotch, M.N. (1980). Enhanced plant growth by sideroph-ores produced by plant growth-promoting rhizobacteria. Nature 286, 885-886

Ortaş, İ. (1997). Mikoriza nedir?. Tübitak Dergisi. Şubat 1997, Sayı 351. Ankara.

Ortaş, İ., Ergün, B., Ortakçı, D., Ercan, S., Köse, Ö. (1999). Mikoriza Sporlarının Üretilmesi ve Tarımda Kullanım Olanaklarının İrdelenmesi. Tr. J. of Agriculture and Forestry 23 (1999) Ek Sayı 4, 959-968

Özkoç, İ., Aydın, E.B., Nohut, K.O., Gürkanlı, T.C., Altınkaynak, H. (2012). Bitki Büyümesini Arttıran Mikroorganizmalar ve Etki Mekanizmaları. Türkiye 2. Orkide ve Salep Çalıştayı Bildirileri. T.C. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bak. Ege Tar. Arş. Enst. İzmir

Palta, Ş., Demir, S., Şengönül, K., Kara, Ö., Şensoy, H. (2010). Arbüsküler Mikorizal Funguslar (AMF) Bitki ve Toprakla İlişkileri, Mera Islahındaki Önemleri. Bartın Orman Fak. Der. Cilt: 12, Sayı: 18. S.87-98

Smith, E.S., and Read J.D. (1997). Mycorrhizal Symbiosis. (Ed ) by A. D. Robson. Kluwer Academic Publishers. London.

Wilcox, H. E. (1991). Mycorrhizae. In: The Plant Roots, the Hıdden Half (Y. Waisel, A. Eshel and U. Kafkafi, eds.), pp.731-765. Marcel Dekker, New York.