Kavunda Fusarium solgunluk hastalığına karşı bazı rizobakterilerin ve bitki aktivatörlerinin etkinliklerinin belirlenmesi

Fusarium solgunluk hastalığı (Fusarium oxysporum f. sp. melonis) dünyada kavun (Cucumis melo L.) yetiştiriciliğini sınırlandıran en önemli fungal hastalıklardan biridir. Hastalık etmeninin en genel yayılma yolu toprak olup, tohumla taşınması da söz konusu olabilmektedir. Bu etmene karşı bitki gelişimini uyaran kök bakterileri (Plant growth promoting rhizobacteria; PGPR)’nden bazılarının [Bacillus subtilis subsp. subtilis (B379c), Pseudomonas aeruginosa (P07-1 ve P074), Pseudomonas sp. (P48-2)] ve bazı bitki aktivatörlerinin (AuxiGro, Crop-Set ve ISR-2000) etkinlikleri, hastalığın mücadelesinde yaygın olarak kullanılan bir fungisit (Maxim® XL) ile karşılaştırılmalı olarak araştırılmıştır. Ayrıca, PGPR ve aktivatörlerin bitki hastalıklarını baskılamada önemli bazı enzimleri (prolin, katalaz ve peroksidaz) aktive etme durumları da değerlendirilmiştir. Tohum çimlendirme denemelerinde başta P07-4 izolatı olmak üzere diğer PGPR izolatlarının (B379c, P07-1 ve P48-2) kavun tohumlarının radikula-hipokotil uzunluğunu ve tohum canlılık indeksini kontrole göre arttırdığı belirlenmiştir. Bu izolatlar, F. oxysporum f. sp. melonis (Fom-TR01)’in miseliyal gelişimini % 20-29 oranında engellemiştir. Saksı denemelerinde, PGPR ve bitki aktivatörü uygulamalarının Fusarium solgunluk hastalığını kontrole kıyasla önemli oranda azalttıkları saptanmıştır. PGPR izolatları arasında, P. aeruginosa (P07-1) hastalık şiddetini pozitif kontrole (% 61.67) kıyasla % 35.67 oranında azaltarak en başarılı izolat olarak belirlenmiştir (%AUDPC 45.39). Bitki aktivatörlerinden AuxiGro hastalık gelişimini pozitif kontrole göre % 49.25 oranında azaltırken, Crop-Set % 41.80 ve ISR-2000 %35.82 oranında azaltmıştır. P07-1 izolatı ve AuxiGro bitki aktivatörü, patojene karşı savunma enzimlerini (Prolin, katalaz (CAT) ve peroksidaz (POX)) teşvik eden en iyi iki uygulama olarak tespit edilmiştir. PGPR izolatlarının hastalığı baskılamadaki mekanizmasının, bitki büyüme düzenleyici rolü ile birlikte uyarılmış dayanıklılık ile ilişkili olduğu belirlenmiştir.

Determination of efficiencies of some rhizobacteria and plant activators against Fusarium wilt disease of melon

Fusarium wilt disease (Fusarium oxysporum f. sp. melonis) is one of the major pathogens threatening the melon (Cucumis melo L.) production worldwide. The most common way that the disease is spread to plants is via infested soil, and infected seeds may also contribute to the disease dispersal. Effects of some plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) [Bacillus subtilis subsp. subtilis (B379c), Pseudomonas aeruginosa (P07-1 ve P074), Pseudomonas sp. (P48-2)] and some plant activators (AuxiGro, Crop-Set and ISR-2000) were investigated in comparison to a commonly used fungicide (Maxim® XL). Also, the roles of PGPR and activators in activating some enzymes (proline, catalase and peroxidase) which are critical in suppression of plant diseases, were evaluated. In seed germination experiments, particularly P07-04, and other PGPR isolates, B379c, P07-1 and P48-2 were significantly increased radicle-hypocotyl length and seed vigor index of melon seeds, compared to control. These isolates inhibited the mycelial development of Fusarium oxysporum f. sp. melonis (Fom-TR01) at the rates of 20-29%. In pot experiments, it was determined that PGPR and plant activator treatments significantly lowered Fusarium wilt disease, compared to positive control. Among PGPR isolates, P. aeruginosa (P07-1) was the most successful isolate (AUDPC 45.39%) by lowering disease severity at a rate of 35.67% (61.67% of efficiency compared to positive control). Along with disease prevention ability, this isolate also displayed a plant growth promoting effect. Among plant activators, AuxiGro was the most successful activator compared to positive control, with an efficiency rate of 49.25 % while 41.80% efficiency was obtained with Crop-Set and 35.82 % with ISR-2000. These two biotic and abiotic treatments (P07-1 and AuxiGro) were identified as the best defense enzyme (Proline, “Catalase” (CAT) and peroxidase (POX)) inducers against the pathogen. The disease suppression mechanism of PGPR isolates was determined to be associated with promoting the plant growth, as well as induced resistance.

Keywords:

Fusarium oxysporum f. sp. melonis PGPR, Induced resistance,

PDF

___

Abul-Baki, A.A., Anderson, J. D., 1973. Vigour determination in soybean by multiple criteria. Crop Science, 3: 630-637.
Agrios, G.N., 2005. Plant pathology. 5th edition Elsevier Academic Press. London, 952p.
Akdoğan, M., 1969. Kavun ve karpuzlarda solgunluk hastalığına (Fusarium spp.) karşı ilaçlı mücadele usulünün araştırılması. Bitki Koruma Bülteni, 9(2):123-129.
Alexopoulos, C.J., Mims, C.W. Blackwell, M., 1996. Introductory mycology (4th Ed.). John Wiley and Sons, New York, USA. 868p.
Altınok, H.H. Can, C., 2010. Characterization of Fusarium oxysporum f. sp. melongenae isolates from eggplant in Turkey by pathogenicity, VCG and RAPD analysis. Phytoparasitica, 38(2): 149-157.
Altınok, H.H. Kamberoğlu, M.A., 2005. Adana ve Mersin illerinde patlıcan üretim alanlarında Fusarium ve Verticillium solgunluk hastalıklarının yaygınlığı ve şiddeti. Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 20(4): 1-8.
Altınok, H.H., 2013. Fusarium species isolated from common weeds in eggplant fields and symptomless hosts of Fusarium oxysporum f. sp. melongenae in Turkey. Journal of Phytopathology, 161: 335-340.
Altinok, H.H. Dikilitas, M. Yildiz, H.N., 2013. Potential of Pseudomonas and Bacillus isolates as biocontrol agents against Fusarium wilt of eggplant. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 27(4), 3952-3958.
Altinok, H.H. Dikilitas, M., 2014. Antioxydant response to biotic and abiotic inducers for the resistance against Fusarium wilt disease in eggplant (Solanum melongena L.). Acta Botanica Croatica, 73(1): 79- 92.
Anderson, A.J., Guerra, D., 1985. Responses of bean to root colonization with Pseudomonas putida in hydroponic system. Phytopathology, 75: 992-995.
Arfaoui, A., Sifi, B., Boudabous, A., El Hadrami, I., Cherif, M., 2006. Identification of Rhizobium isolates possessing antagonistic activity against Fusarium oxysporum f.sp. ciceris, the causal agent of fusarium wilt of chickpea. Journal of Plant Pathology, 88(1): 67-75.
Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39: 205-207.
Benhamou, N., Garand, C., Goulet, A., 2002. Ability of nonpathogenic Fusarium oxysporum strain Fo47 to induce resistance against Pythium ultimum infection in cucumber. Applied and Environmental Microbiology, 68(8): 4044-4060.
Bolwell, G.P., Daudi, A., 2009. Reactive oxygen species in plant-pathogen interaction. In: Del Rıo, L.A., Puppo, A. (Eds). Signaling and communication in plants, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. pp. 113-133.
Booth, C., 1971. The Genus Fusarium. Commonwealth Mycological Institute, Kew, Surrey, England, 237p. Bora, T., Özaktan, H., 1998. Bitki hastalıklarıyla biyolojik savaş. Prizma Matbaası,
Bremer, H., 1944. Über Welkekrankheiten in Südwest Anatolien, Istanbuler schrifen, 40 pp.
Campbell, C.L., Madden, L.V., 1990. Introduction to plant disease epidemiology. New York: John Wiley and Sons Inc.; 1990. Temporal analysis of epidemics. I: description and comparison of disease progress curves; pp. 161-202.
Cattelan, M.E., Hartel, P.G., Fuhrmann, J.J., 1999. Screening of plant growth-Promoting Rhizobacteria to Promote Early Soybean Growth, Soil Science Society of America, 63: 1670-1680.
Chupp, C., 1930. Fusarium wilt of muskmelon. Plant Disease Report, 14:160.
Cvikorová, M., Hrubcová, M., Vágner, M., Machácková, I., Eder, J., 1994. Phenolic acids and peroxidase activity in alfalfa (Medicago sativa) embryogenic cultures after ethephon treatment. Physiologia Plantarum, 91: 226-233.
Çakır E., Demirci F., 2013. Bazı bitki aktivatörlerinin patates siğil hastalığı [Synchytrium endobioticum (Schilb.) Per.]'na etkileri. Bitki Koruma Bülteni. 53(4): 239-250
Çetinkaya Yıldız R., 2007. Domates bakteriyel solgunluk hastalık etmeni (Clavibacter michiganensis subsp michiganensis)’nin tanılanması ve bitki büyüme düzenleyici rizobakteriler ile biyolojik mücadele olanaklarının araştırılması. Doktora Tezi.
Doni, F., Anizan, I., Radziah, C.M.Z., Salman, A.H., Rodzihan, M.H., Yusoff, W.M.W., 2014.
Enhancement of rice seed germination and vigour by Trichoderma spp. Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, 7(21): 4547- 4552.
Erzurum K., Maden, S. 2002. Türkiye' de Orta Anadolu Bölgesi’nde kavunlarda Verticillium solgunluğu. Tarım Bilimleri Dergisi, 8(4): 310-312.
Erzurum, K., Taner, Y., Secer, E., Yanmaz, R., Maden, S., 1999. Occurance of races of F. oxysporum f.sp. melonis causing wilt on melon in Central Anatolia. Journal of Turkish Phytopathology, 28(3): 87-97.
Evcil, F., Yalçın, O. 1977. Ege Bölgesinde kavunlarda görülen solgunluk etmeni fungusların tespiti üzerinde ön araştırmalar. Zirai Mücadele Araştırma Yıllığı, 11:78.
FAO, 2016. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Statistics Division. http://www.fao.org/faostat. (Erişim Tarihi August 2017).
Glazebrook J., 2001. Genes controlling expression of defense responses in Arabidopsis - 2001 status. Current Opinion in Plant Biology, 4: 301-308.
Gordon, T.R., Martyn, R.D., 1997. The evolutionary biology of Fusarium oxysporum. Annual Review of Phytopathology, 35: 111-128.
Gupta, P.C., 1993. Seed vigour testing. In: Agarwal, P.K (Ed). Handbook of Seed Testing National Seed Corporation, New Delhi, India. pp. 245-246.
Çiftçi, G., Altınok, H.H., 2019. Patlıcan tohumlarında bitki büyüme düzenleyici rizobakteri uygulamalarının kurşuni küf (Botrytis cinerea Pers.: Fr.) hastalığına ekileri. KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi 22(3): 421-429.
Harman, G.E., Howell, C.R., Vitebo, A., Chet, I., Lorito, M., 2004. Trichoderma speciesopportunistic, avirulent plant symbionts. Nature Reviews Microbiology, 2: 43-56.
Hennessy, C., Walduck, G., Daly, A., Padovan, A., 2005. Weed hosts of Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4 in northern Australia. Australasian Plant Pathology, 34, 115-117. İzmir. 205 s.
Karimi, A.K., 2016. Örtü altı patlıcan yetiştiriciliğinde kurşuni küf (Botrytis cinerea) ve beyaz çürüklük (Sclerotinia sclerotiorum) hastalık etmenlerine karşı bazı biyokontrol ajanlarının in vitro’da etkinliklerinin belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bitki Koruma Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi.
Karman, M., 1971. Bitki Koruma araştırmalarında genel bilgiler, denemelerin kuruluşu ve değerlendirme esasları. T.C. Tarım Bakanlığı Zirai Mücadele ve Zirai Karantina Genel Müdürlüğü Yayınları. Bornova, İzmir, 279s.
Kinnersley, A.M., 2000. Gamma aminobutyric acid (GABA) and plant responses to stress. Critical Reviews in Plant Sciences, 19(6): 479-509.
Kirk, P. M., Cannon, P. F., Minter, D. W., Stalpers, J. A., 2008. “Ainsworth & Bisby’s Dictionary of the Fungi”, 10th Edn CAB International, Wallingford, UK.
Kurt, S., Baran, B., Sarı, N., Yetisir, H., 2002. Physiologic races of Fusarium oxysporum f.sp. melonis in the Southeastern Anatolia Region of Turkey and varietal reactions of races of the pathogen. Phytoparasitica, 30(4): 395-402.
Kurt, Ş., 2013. Bitki fungal hastalıkları. Akademisyen Kitapevi. ISBN: 978-605-464-901-3. Ankara. 214 s.
Leslie, J.F., Summerell, B.A., 2006. The Fusarium laboratory manual. Ames, Iowa, USA, Blackwell Professional.
Lui, L., Kloepper, J.W., Tüzün, S., 1995. Induction of systemic resistance in cucumber by plant growth promoting rhizobacteria duration of protection and effect of host resistance on protection and root colonization. Phytopathology, 85: 1064-1068.
Mas, P., Molot, P.M., Risser, G., 1981. Fusarium wilt of muskmelon. In: Nelson, P.E., Toussen, T.A., Cook R.J. (Eds). Fusarium, disease, biology and taxonomy, Pennsylvania State University Press, University Park, PA and London, UK. pp. 169-177.
Milosevic, N., Slusarenko, A.J., 1996. Active oxygen metabolism and lignification in the hypersensitive response in bean. Physiol. Mol. Plant Pathology, 49: 143-158.
Nelson, P.E., Dignani, M.C., Anaissie, E.J., 1994. Taxonomy, biology, and clinical aspects of Fusarium species. Clinical Microbiology Reviews, 7, 479-504.
Pitrat, M., Chauvet, M., Fourcy, C., 1999. Diversity, history and production of cultivated cucurbits. Acta Horticulturae, 492: 21.28
Risser, G., Banihashemi, Z., Davis, D.W., 1976. A proposed nomenclature of Fusarium oxysporum f. sp. melonis races and resistance genes in Cucumis melo. Phytopathology, 66:1105-1106.
Sağır, A., 1988. Güneydoğu Anadolu Bölgesinde kavun ve karpuzlarda kök ve kökboğazı çürüklüğüne neden olan fungal etmenler. Bitki Koruma Bülteni, 28(3- 4): 141-150.
Scher, F.M., Baker R., 1982. Effect of Pseudomonas putida and synthetic iron chelator on induction of soil suppressiveness to Fusarium wilt pathogens. Phytopathology, 72: 1567-1573.
Soran, H., 1975. Ankara, Edirne, Sakarya illerinde kavun solgunluk hastalığı, fungal etmenlerinin tesbiti, dağılışları, bunlardan Fusarium türlerinin tanımı ve patojenisiteleri üzerinde araştırmalar (Doçentlik tezi) Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi.
Şensoy, S., 2005. Türkiye kavunlarındaki genetik varyasyonun ve Fusarium solgunluğuna dayanıklılığın fenotipik ve moleküler yöntemlerle araştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Doktora Tezi, 164 s, Van.
Tosun, N. Ergün A., 2002. Bitkisel üretimde ve tarımsal savaşımda yeni bir yaklaşım olarak bitki aktivatörlerinin rolü. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayın No:10,248-263s.
van Loon L.C., Bakker P.A., Pieterse C.M.J., 1998. Systemic resistance induced by rhizosphere bacteria. Annual Review of Phytopathology, 36, 453-483.
van Steekelenburg, N.V., 1976. Fusarium wilt of eggplant in the Netherlands. Journal of Plant Pathology, 82(5): 191-192.
Vrbničanin, S., Božić, D., Sarić, M., Pavlović, D., Raičević, V., 2011. Effect of plant growth promoting rhizobacteria on Ambrosia artemisiifolia L. seed germination. Pesticides & Phytomedicine, 26(2): 141-146.
Wei G., Kloepper J. W., Tuzun S., 1996. Induction of systemic resistance to cucumber diseases and increases plant growth by plant growth-promoting rhizobacteria under field conditions. Phytopathology, 86: 221-224.
Yıldız, M., 1977. Ege Bölgesinde kavun solgunluk etmeninin patojenisitesi, ırkları ve yerli çeşitlerin dayanıklılıklarının saptanması üzerinde araştırmalar (Doçentlik Tezi), E.Ü. Ziraat Fakültesi, Fitopatoloji ve Zirai Botanik Kürsüsü
Yildiz, H.N. Altinok, H.H. Dikilitas, M., 2012. Screening of rhizobacteria against Fusarium oxysporum f. sp. melongenae, the causal agent of wilt disease of eggplant. African Journal of Microbiology Research, 6(15): 3700-3706.
Yücel, S., Pala, H., Sarı, N. Abak, K., 1994. Determination of F. oxysporum f.sp. melonis races in the East Mediterranean Region of Turkey and response of some melon genotypes to the disease. 9th Congress of the Mediterranean Phytopathological Union, Kuşadası-Türkiye. p:87- 89.