Evaluation of Seed Treatment with Trichoderma Species for the Control of Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici in Tomato

Abstract

This study aimed to evaluate the biocontrol potential of local rhizospheric Trichoderma harzianum isolates against Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici (Forl), the causal agent of root and crown rot disease in tomato. In vitro dual culture assays revealed that the antagonistic activity of thirty-six T. harzianum and one T. virens isolate against Forl were predominantly attributed to antibiosis mechanisms. The T. harzianum isolates inhibited Forl mycelial growth at rates ranging from 35.34% to 72.56%. Among these, isolates T/23 and Dyb/T10-6 (Diyarbakır) exhibited the highest inhibition rates, at 72.56% and 58.75%, respectively. Assessment of the effects of some Trichoderma isolates tomato seed germination revealed that T/23 and Krm/T1 demonstrated the most significant enhancement in radicle and hypocotyl elongation compared to the untreated control. Furthermore, evaluation of the seed germination index revealed that the T/23 isolate achieved the highest index value among all tested isolates. Isolates Krm/T1 and Urf/T8 were notably effective in suppressing Forl conidial germination, achieving inhibition rates of approximately 85%. Based on parameters such as plant height, root development, biomass accumulation, and symptom suppression, isolates T/23, Krm/T1, and Kny/T1-2 were identified as the most effective candidates for biological control of Forl in tomato cultivation.

Keywords

• Tomato
• Forl
• Trichoderma harzianum
• Antibiosis
• Biocontrol agent

Domateste Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici’ye Karşı Trichoderma Türleriyle Tohum Uygulamasının Etkisi

Öz

Yerel rizosferik Trichoderma harzianum izolatlarının, domates bitkisinde kök ve kök boğazı çürüklük hastalığına neden olan Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici (Forl) etmenine karşı etkinliği araştırılmıştır. In vitro ikili kültür testleri, 36 Trichoderma harzianum ve bir Trichoderma virens izolatının Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici (Forl) patojenine karşı etkilerinin büyük ölçüde antibiyozis mekanizmasına bağlı olduğunu ortaya koymuştur. T. harzianum izolatları Forl miselyal gelişimini %35,34’den %72,56’ya kadar değişen inhibisyon oranlarında sınırlandırmıştır. Antibiyozis etki gösteren iki izolat T/23 ve Dyb/T10-6 (Diyarbakır) sırasıyla %72,56 ve %58,75 inhibisyon oranı ile patojenin miselyal gelişimini engellemede en başarılı izolatlar olarak saptanmıştır. T. harzianum izolatlarının domates tohum çimlenmesini teşvik etme potansiyelleri değerlendirildiğinde, radikula ve hipokotil uzunlukları bakımından kontrol grubuna göre en yüksek etkiyi sırasıyla T/23 ve Krm/T1 izolatlarının gösterdiği belirlenmiştir. Tohum çimlenme indeksi açısından yapılan değerlendirmede, en yüksek indeks değeri T/23 izolatında tespit edilmiştir. Krm/T1 ve Urf/T8 izolatları, FORL konidi çimlenmesini %85 oranında engellemiştir. Saksı denemelerinde, T. harzianum izolatlarının kontrol grubuna kıyasla fide gelişimini teşvik ettiği ve hastalık şiddetini azalttığı belirlenmiştir. Bitki boyu, kök gelişimi, bitki ağırlığı ve hastalık semptomları açısından yapılan değerlendirmelerde, en yüksek başarı sırasıyla T/23, Krm/T1 ve Kny/T1-2 izolatlarından elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Domates
• FORL
• Trichoderma harzianum
• Antibiyozis
• Biyokontrol ajanı

References

1. Akbulut, İ., 2014. Domates Fusarium solgunluk ve kök-kök boğazı çürüklüğü hastalıklarına karşı biyolojik mücadele yöntemlerinin araştırılması [Yüksek Lisans Tezi]. Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta.
2. 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.
3. Altınok, H. H., 2009. In vitro production of fumonisin B1 and B2 by Fusarium moniliforme and the biocontrol activity of Trichoderma harzianum. Annals of Microbiology 56(3): 509-516.
4. Altınok, H. H., Canan, C., Demirel, Ö., & Yüksel G., 2023. Akdeniz İklimindeki Domates Seralarında Fusarium Solgunluk ve Fusarium Kök & Kök Boğazı Çürüklüğü Hastalık Etmenlerinin Moleküler Tanısı ve Virülenslikleri. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi 9(1): 36-49.
5. Altınok, H., & Erdoğan, O., 2015. Determination of the in vitro effect of Trichoderma harzianum on phytopathogenic strains of Fusarium oxysporum. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 43(2): 494-500.
6. Altinok, H. H., Can, C., & Altinok, M. A., 2018. Characterization of Fusarium oxysporum f. sp. melongenae isolates from Turkey with ISSR markers and DNA sequence analyses. European Journal of Plant Pathology 150(3): 609-621.
7. Altınok, H.H., & Kamberoğlu, M. A. 2025. Bitki Koruma Ürünleri Bayilik Sınav Kitabı. Bölüm: Fitopatoloji. Editör: Tamer Üstüner, Akademisyen Yayınevi, 482 Sayfa. Ankara, Türkiye.
8. Aydın, M. H., 2015. Bitki fungal hastalıklarıyla biyolojik savaşta Trichoderma’lar. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi 2(2): 135-148.

9. Can, C., Yucel, S., Korolev, N., & Katan, T., 2004. First report of Fusarium crown and root rot of tomato caused by Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici in Turkey. Plant Pathology 53: 814.
10. Çolak A., & Biçici, M., 2013. PCR detection of Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici and races of F. oxysporum f. sp. lycopersici of tomato in protected tomato-growing areas of the eastern Mediterranean region of Turkey. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 37: 457-467.
11. Dennis, C., & Webster, J., 1971. Antagonistic properties of species group of Trichoderma III, hyphae interaction. Transactions of the British Mycological Society 57: 363-369.
12. Elad, Y., 2000. Biological control of foliar pathogens by means of Trichoderma harzianum and potential modes of action. Crop Protection 19: 709-714.
13. Erol, F. Y., 2007. Samsun ilinde kök ve kök boğazı çürüklüğü hastalığının yayılışı, şiddeti ve hastalığa neden olan etmenlerin belirlenmesi. [Yüksek Lisans Tezi]. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Samsun.
14. FAO, 2024. Food and Agriculture Organization of The United Nations Statistics Division (FAO). http://faostat.fao.org/faostat/en/#data/QCL- (Erişim tarihi: 23.12.2024).
15. Haque, Z., Pandey, K. & Zamir, S., 2023. Bio-management of Fusarium wilt of tomato (Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici) with multifacial Trichoderma species. Discover Agriculture 1(7).
16. Harman, G. E., Howell, C. R., Viterbo, A., Chet, I., & Lorito, M., 2004. Trichoderma species-opportunistic, avirulent plant symbionts. Nature reviews microbiology 2(1): 43-56.
17. Jarvis, W. R., 1988. Fusarium crown and root rot of tomato. Phytoprotection, 69(2): 49-64.
18. Jones, J. B., Jones, J. P., Stall, R. E., & Zitter, T. A., 1991. Compendium of tomato diseases. American Phytopathological Society Press, St. Paul, MN. 73 p.
19. Kabaş, A., İlbi, H., Mutlu, N., & Ünlü, A., 2012. Domateste kök ve kök boğazı çürüklüğüne neden olan Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici’ye dayanıklılığın kalıtımı. Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma, Derim Dergisi 29: 1-8.
20. Karimi, A.K., & Altınok H. H., 2019. In vitro antiungal activity of Trichoderma harzianum Rifai and pgpr strains as biocontrol agents against gray mold and white mold in eggplant. Fresenius Environmental Bulletin 28(8): 6166-6173.
21. Katan, T., Shlevin, E., & Katan, J., 1997. Sporulation of Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici on stem surfaces of tomato plants, and aerial dissemination of inoculum. Phytopathology 87(7): 712-719.
22. Kistler, H. C., 1997. Genetic diversity in the plant-pathogenic fungus Fusarium oxysporum. Phytopathology 87: 474-479.
23. Kredics, L., Antal, Z., Manczinger, L., Szekeres, A., Kevei, F., & Nagy, E., 2003. Influence of environmental parameters on Trichoderma strains with biocontrol potential. Food Technology and Biotechnology 41(1): 37-42.
24. Leslie, J. F., & Summerell, B. A., 2006. The Fusarium Laboratory Manual. Ames, Iowa, USA, Blackwell Professional. Mutlu, G., & Üstüner, T. 2017. Elazığ ili domates alanlarında fungal hastalıkların yaygınlığı ve şiddetinin saptanması. Türk Tarım Doğa Bilimleri Dergisi 4: 416-425.
25. Mutlu, G., Kırbağ, S., & Üstüner, T., 2015. Elazığ ili örtüaltı hıyar yetiştiriciliğinde görülen fungal hastalıkların belirlenmesi. Bitki Koruma Bülteni 55(4): 341-360.
26. Nelson, P. E., Horst, R. K., & Woltz, S. S., 1981. Fusarium diseases of ornamental plants. In P. E. Nelson, T. A. Toussoun, R. J. Cook (Eds.). Fusarium: Diseases, Biology and Taxonomy, The Pennsylvania State University Press, (pp.121-128), University Park PA.
27. Orhan, İ., & Biçici M., 2012. İki ticari biyofungisit ve bir mikorizal preparat’ın domateste Fusarium oxysporum Schl. f. sp. radicis-lycopersici Jarvis & Shoomaker kök ve kökboğazı çürüklüğü hastalığına etkinliği. Çukurova Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 27-2: 67-76.
28. Ozbay, N., & Newman, S., 2004. Fusarium crown and root rot of tomato and control methods. Plant Pathology Journal 3: 9-18.
29. Pınar, H., Ata, A., Keleş, D., Mutlu, N., Denli, N., & Ünlü, M., 2013. Domates hatlarında Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici’ye dayanıklılığın moleküler markörler yardımıyla belirlenmesi. Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma, Derim Dergisi 30: 15-23.
30. Sivan., A., Ucko O., & Chet I., 1987. Biological control of Fusarium crown rot of tomato by Trichoderma harzianum under field conditions, Plant Disease 71: 587-592.
31. Szczechura, W., Staniaszek, M., & Habdas, H., 2013. Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici-the cause of fusarium crown and root rot in tomato cultivation. Journal of Plant Protection Research 53: 172-176.
32. Tronsmo, A., & Dennis, C., 1978. Effect of temperature on antagonistic properties of Trichoderma species. Transactions of the British Mycological Society 71(3): 469-474.
33. Tunabaş, E., & Erkılıç, A., 2022. Domates rizosferindeki fungusların domatesteki solgunluk etmeni Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici’ye karşı antagonistik etkilerinin araştırılması. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 13(2): 138-153.
34. Verma, N. P., Kaur, I., & Masih, H. et al. 2017. Efficacy of Trichoderma in controlling Fusarium wilt in tomato (Solanum lycopersicum L.). Research in environment and life sciences, 10(07): 636-639.
35. White, T. J., Bruns, T. D., Lee, S. H., & Taylor, J. W., 1990. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics. In M. A. Innis, D. H. Gefland, J. J. Sninsky, & T. J. White (Eds.), PCR protocols: A guide to methods and application (pp. 315-322). San Diego: Academic Press.