Bitki Korumada Mikrobiyal Pestisitlerin Kullanım Olanakları ve Etki Mekanizmaları

Öz

Bitki zararlıları konusu, dünya çapında önem arz etmektedir. Tarla, bahçe ve seralarda yetiştirilen çeşitli sebze, meyve ve bitki türleri böcekler tarafından zarara uğramaktadır. Böceklerin, bitkileri besin olarak kullanması, bitkilerin zayıflamasına veya ölümüne neden olmaktadır. Günümüzde bu zararlılardan korunmada yaygın olarak kimyasal pestisitler kullanılmaktadır. Ancak uygulanan bu kimyasalların, sebze ve meyvelerde kalıntı olarak tüketimi insan ve hayvanların vücudunda toksik madde birikimine neden olmaktadır. Aynı zamanda bu kimyasallar; toprağa, yer altı sularına, deniz ve göllere taşınarak çevresel kirliliğe de yol açmaktadır. Bu durumun önlenmesi için kimyasal mücadele yerine biyolojik mücadelenin (BM) uygulanması giderek artan bir öneme sahip olmuştur. Bu derlemede, BM’nin bir parçası olan mikrobiyal pestisitlerin (MP) elde edildiği mikroorganizmalar ile etki mekanizmaları ele alınmış, dünya çapındaki market büyüklükleri ve konuyla ilgili çalışmalar incelenmiştir. MP’lerin insan ve hayvanlar üzerinde toksik etkisi olmadığı ve bitki korumada etkili biyoajanlar oldukları bildirilmiştir. Bu alandaki çalışmaların artması ve uygulamaların yaygınlaşmasıyla, çevreye zarar veren kimyasal kullanımının azalması, doğal dengenin bozulmasının önüne geçilmesi, dünyanın her yerinde ulaşılabilir bir hedef olabilecektir.

Anahtar Kelimeler

• Bacillus thuringiensis
• Bitki koruma
• Biyolojik mücadele
• Mikrobiyal pestisit

Possibilities of Use and Effect Mechanisms of Microbial Pesticides in Plant Protection

Abstract

The issue of plant pests has worldwide importance. Various types of vegetables, fruits and plants grown in fields, gardens and greenhouses are damaged by insects. Insects' use of plants as food causes the plants to weaken or die. Today, chemical pesticides are widely used to protect against these pests. However, the consumption of these applied chemicals as residues in vegetables and fruits causes toxic substance accumulation in the body of humans and animals. In addition, these chemicals cause environmental pollution by being carried to the soil, underground waters, seas and lakes. In order to prevent this situation, the application of biological control (BC) instead of chemical control has become increasingly important. In this review, the microorganisms from which microbial pesticides (MP) are obtained and their mechanisms of action are discussed, market sizes around the world and related studies are examined. It has been reported that MPs do not have toxic effects on humans and animals and are effective bioagents in plant protection. With the increase in studies in this field and the spread of applications, reducing the use of chemicals that harm the environment and preventing the deterioration of the natural balance will be an achievable target all over the world.

Keywords

• Bacillus thuringiensis
• Biological control
• Microbial pesticides
• Plant protection

References

1. Akbaba, M. (2019). Kirazda bakteriyel kansere neden olan etmenlerin moleküler tanısı ve mücadelesine yönelik biyolojik yaklaşımlar. İzmir.
2. Akpınar, M., & Halkman, A. K. (2019). Gıda patojenlerinin biyokontrolünde bakteriyofaj uygulamaları. Gıda, 44(6), 1106-1120.
3. Aktepe, B. P. (2021). Domateste bakteriyel benek hastalığının biyolojik mücadelesinde farklı bitki aktivatörleri ve biyolojik preparatların etkisi. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 26(2), 355-364.
4. Allahverdiyev, A. M., & Şahin, F. (2011, 12 28). Biyoinsektisit özelliği olan mikrobiyal formülasyonların geliştirilmesi, sera ve tarla koşullarında kullanım olanaklarının araştırılması. İstanbul. 10 2021 tarihinde http://dspace.yildiz.edu.tr/xmlui/handle/1/1318 adresinden alındı
5. Bais, H. P., Fall, R., & Vivanco, J. M. (2004). Biocontrol of bacillus subtilis against infection of arabidopsis roots by pseudomonas syringae is facilitated by biofilm formation and surfactin production. Plant Physiology, 134(1), 307-319.
6. Balcı, H., & Durmuşoğlu, E. (2020). Bitki koruma ürünü olarak biyopestisitler: tanımları, sınıflandırılmaları, mevzuat ve pazarları üzerine bir değerlendirme. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 11(2), 261-274.
7. Caulier, S., Nannan, C., Gillis, A., Licciardi, F., Bragard, C., & Mahillon, J. (2019). Overview of the antimicrobial compounds produced by members of the Bacillus subtilis group. Frontiers In Microbiology, 302.
8. Contreras-Cornejo, H. A., Macías-Rodríguez, L., del-Val, E., & Larsen, J. (2018). The root endophytic fungus Trichoderma atroviride induces foliar herbivory resistance in maize plants. Applied Soil Ecology, 124, 45-53.

9. Çetin, H., & Özbel, Y. (2017). Kum sinekleri (Yakarca, Tatarcık) ve kontrol yöntemleri. Turkiye Parazitol Derg, 41, 102-13.
10. Delisoy, K., & Altınok, H. H. (2019). Kavunda Fusarium solgunluk hastalığına karşı bazı rizobakterilerin ve bitki aktivatörlerinin etkinliklerinin belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 34(2), 135-145.
11. Dillman, A. R., Chaston, J. M., Adams, B. J., Ciche, T. A., Goodrich-Blair, H., Stock, S. P., & Sternberg, P. W. (2012). An entomopathogenic nematode by any other name. PLoS Pathogens, 8(3), e1002527.
12. Ebadi, N., Najafipour, G., Faghihi, M. M., Ayazpour, K., & Salehi, M. (2020). Interaction between ‘candidatus phytoplasma australasiae’and tomato yellow leaf curl virus in tomato plants. European Journal of Plant Pathology, 158(3), 733-744.
13. Esmer, E., Bayrak, R., Küçükduman, Y., & Akocak, P. B. (2021). Gıda teknolojilerinde inovatif bir yaklaşım olarak “Bakteriyofajlar. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 27, 6-16.
14. Fadiji, A. E., & Babalola, O. O. (2020). Elucidating mechanisms of endophytes used in plant protection and other bioactivities with multifunctional prospects. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 8, 467.
15. Folimonova, S. Y. (2013). Developing an understanding of cross-protection by Citrus tristeza virus. Frontiers in Microbiology, 4, 76.
16. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı. (2015). Ülkemizde zirai mücadele girdilerinin değerlendirilmesi. Teoriden Pratiğe Biyoteknik Mücadele Kitabı (s. 12-27). içinde Ankara: Gıda ve Kontrol Genel Müdürlüğü.
17. Greb, P. (1975). Entomopathogenic nematode (Heterorhabditis bacteriophora) Poinar, 1975. USDA Agricultural Research Service.
18. Gressel, J. (2015). Dealing with transgene flow of crop protection traits from crops to their relatives. Pest Management Science, 71(5), 658-667.
19. Grzywacz, D. (2017). Basic and applied research: Baculovirus. Microbial Control of İnsect And Mite Pests. Academic Press, 27-46.
20. Haase, S., Sciocco-Cap, A., & Romanowski, V. (2015). Baculovirus insecticides in Latin America: historical overview, current status and future perspectives. Viruses, 7(5), 2230-2267.
21. Kachhawa, D. (2017). Microorganisms as a biopesticides. J Entomol Zool Stud, 5(3), 468-473.
22. Karslı, A., & Şahin, Y. S. (2021). The role of fungal volatile organic compounds (FVOCs) in biological control. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 12(1), 79-92.
23. Karthika, S. S. (2020). Exploring the efficacy of antagonistic rhizobacteria as native biocontrol agents against tomato plant diseases. 3 Biotech, 10(7), 1-17.
24. Khavazi, K., Asgharzadeh, A., Hosseini-Mazinani, M., & De Mot, R. (2008). Biocontrol of Pseudomonas savastanoi, causative agent of olive knot disease: antagonistic potential of non-pathogenic rhizosphere isolates of fluorescent Pseudomonas. Communications In Agricultural And Applied Biological Sciences, 73(1), 199-203.
25. Kılınçer, N., Yiğit, A., Kazak, C., Er, M. K., Kurtuluş, A., & Uygun, N. (2010). Teoriden pratiğe zararlılarla biyolojik mücadele. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 1(1), 15-60.
26. Kuyulu, A., & Hanife, G. (2018). Çanakkale ili meyve alanlarında elma içkurdu Cydia pomonella (L.)(Lepidoptera: Tortricidae)’nun yayılışı üzerine bir araştırma. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 6, 85-91.
27. Linhares, M. S., & Gomes, M. R. (2018). Susceptibility of Hypsipyla grandella (Lepidoptera: Pyralidae) to Bacillus thuringiensis strains. Journal of Plant Protection Research.
28. Liu, X. e. (2021). Overview of mechanisms and uses of biopesticides. International Journal of Pest Management, 67(1), 65-72.
29. McDougall, P. (2019). Evolution of the crop protection ındustry since 1960. Pathhead, Scotland.
30. Mina, D., Alba, S., Pereira, J. A., Lino-Neto, T., & Baptista, P. (2017). Biological control of Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi by two bacterial isolated from olive tree phyllosphere. 15th Congress of the Mediterranean Phytopathological Union,“Plant Health Sustaining Mediterranean Ecosystems. Cordoba, Spain.
31. Mnif, I., & G., D. (2015). Potential of bacterial derived biopesticides in pest management. Crop Protection 77, 52-64.
32. Mordor Intelligence 2018. (2021). Mıcrobıal pestıcıdes market - growth, trends, covıd-19 ımpact, and forecasts (2022 - 2027). (Mordor Intelligence) 04 29, 2022 tarihinde https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/microbial-pesticides-market adresinden alındı
33. Okumuş, A., & Alçınkaya, T. (2019). Toprak ve bitki destekleyicileri: biopestisit ve mikrobiyal gübreler. Soıl And Plant Promotors : Bıopest And Bıofertılızers. Samsun.
34. Özaktan, H., Aysan, Y., Yildiz, F., & Kinay, P. (2010). Fitopatolojide biyolojik mücadele. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 1(1), 61-78.
35. Özkan, C., Özpinar, A., Karsavuran, R. U., Özaktan, H., Yücel, N. Ö., Yarpuzlu, F., & Demirel, K. K. (2020). Biyolojik mücadele uygulamarında mevcut durum ve gelecek. Türkiye Ziraat Mühendisliği IX. Teknik Kongresi Bildiriler Kitabı-2 (s. 27). içinde Ankara.
36. Öztürk, N., Basim, E., & Basim, H. (2017). Tarımda mikorizal fungusların etkinliği. Mantar Dergisi, 8(1), 20-34.
37. Pardo-Lopez, L., Soberon, M., & Bravo, A. (2013). Bacillus thuringiensis insecticidal three-domain Cry toxins: mode of action, insect resistance and consequences for crop protection. FEMS Microbiology Reviews, 37(1), 3-22.
38. Rahul, S., & N., S. (2020, 09). Role of microbial ınsecticides in ınsect pest management. Pop Kheti, 8, 88-92. 10 2021 tarihinde alındı
39. Ren, X., Zhang, Q., Zhang, W., Mao, J., & Li, P. (2020). Control of aflatoxigenic molds by antagonistic microorganisms: Inhibitory behaviors, bioactive compounds, related mechanisms, and influencing factors. Toxins, 12(1), 24.
40. Ruiu, L. (2018). Microbial biopesticides in agroecosystems. Agronomy, 8(11), 235.
41. Ruiu, L., Mannu, R., Olivieri, M., & Lentini, A. (2021). Gypsy moth management with LdMNPV baculovirus in cork oak forest. Forests, 12(4), 495.
42. Sarethy, I. P., & Saharan, A. (2021). Genomics, proteomics and transcriptomics in the biological control of plant pathogens: a review. Indian Phytopathology, 1-10.
43. Seenivasagan, R., & Babalola, O. O. (2021). Utilization of microbial consortia as biofertilizers and biopesticides for the production of feasible agricultural product. Biology, 10(11), 1111.
44. Shapiro-Ilan, D., Hazir, S., & Glazer, I. (2017). Basic and applied research: entomopathogenic nematodes. Microbial Control of İnsect and Mite Pests. Academic Press, 91-105.
45. Sharma, M., Singh, K., Sharma, S. G., Kumari, S., Chauhan, A., & Kulshrestha, S. (2021). Hypovirulence-associated mycovirus in Fusarium sp. isolated from apple orchards of Himachal Pradesh, India. Archives of Phytopathology and Plant Protection 54, 19(20), 1864-1875.
46. Sheoran, N., Nadakkakath, A. V., Munjal, V., Kundu, A., Subaharan, K., Venugopal, V., & Kumar, A. (2015). Genetic analysis of plant endophytic Pseudomonas putida BP25 and chemo-profiling of its antimicrobial volatile organic compounds. Microbiological Research 173, 66-78.
47. Sneh, B. (1998). Use of non-pathogenic or hypovirulent fungal strains to protect plants against closely related fungal pathogens. Biotechnology Advances, 16(1), 1-32.
48. Svircev, A., Roach, D., & Castle, A. (2018). Framing the future with bacteriophages in agriculture. Viruses, 10(5), 218.
49. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı. (2019). Bitkisel Üretimde Biyolojik ve/veya Biyoteknik Mücadele Desteklemeleri. https://www.tarimorman.gov.tr/GKGM/Belgeler/DB_Bitki_Sagligi/Biyolojik_Mucadele_Desteklemeleri.pdf adresinden alındı
50. Thakur, N., Kaur, S., Tomar, P., Thakur, S., & Yadav, A. N. (2020). Microbial biopesticides: current status and advancement for sustainable agriculture and environment. New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering. Elsevier, 243-282.
51. Tollenaere, C., Pernechele, B., Mäkinen, H. S., Parratt, S. R., Németh, M. Z., Kovács, G. M., & Laine, A. L. (2014). A hyperparasite affects the population dynamics of a wild plant pathogen. Molecular Ecology, 23(23), 5877-5887.
52. Topakcı, N., & Keçeci, M. (2017). Türkiye’de örtüaltında zararlılara karşı biyolojik mücadele uygulamalarının gelişimi: Araştırmadan pratiğe Antalya örneği. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 8(2), 161-174.
53. Tözün, M., & Gökhan, A. K. (2022). Türkiye’de gıda numunelerinde pestisit kalıntıları üzerine 2010 yılı sonrası ulusal literatürün incelenmesi. ESTÜDAM Halk Sağlığı Dergisi, 7(1), 177-191.
54. Valero-Jiménez, C. A., Wiegers, H., Zwaan, B. J., Koenraadt, C. J., & van Kan, J. A. (2016). Genes involved in virulence of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana. Journal of Invertebrate Pathology, 133, 41-49.
55. Weidner, S., Latz, E., Agaras, B., Valverde, C., & Jousset, A. (2017). Protozoa stimulate the plant beneficial activity of rhizospheric pseudomonads. Plant and Soil, 410(1), 509-515.
56. Ye, M., Sun, M., Huang, D., Zhang, Z., Zhang, H., Zhang, S., & Jiao, W. (2019). A review of bacteriophage therapy for pathogenic bacteria inactivation in the soil environment. Environment International, 1(129), 488-496.