The Effect of Some Bio-Agents and Organic Substances Against Verticillium dahliae, A Problem in Lettuce (Lactuca sativa) Plant

Abstract

The effects of some fungal (Trichoderma harzianum, Trichoderma virens, Trichoderma asperellum, Trichoderma viride) and yeast (Saccharomyces cerevisiae) biological control agents, as well as vermicompost and salicylic acid organic substances, on the development of the difficult-to-control Verticillium dahliae, were investigated in this study. The study was conducted in vitro and in vivo, and the degree of antagonism and percent inhibition rate in vitro was determined. The effects of T. asperellum and S. cerevisiae, which had the highest inhibition rate in vitro, and vermicompost and salicylic acid organic substances on the development of V. dahliae, which is a problem in lettuce (Lactuca sativa) in vivo, were investigated. In addition, it determined that salicylic acid, one of the organic substances, completely inhibited the development of V. dahliae. S. cerevisiae and salicylic acid increased the plant length and root length compared to the control group in applications with V. dahliae pathogen. Salicylic acid and T. asperellum reduced the effectiveness of the pathogen V. dahliae in both the green parts and the stem section scale values.

Keywords

• Trichoderma spp.,
• Verticillium dahliae ,
• Saccharomyces cerevisiae ,
• salicylic acid ,
• lettuce (Lactuca sativa)

Marul (Lactuca sativa) Bitkisinde Sorun Olan Verticillium dahliae’ ya Karşı Bazı Biyo Etmen ve Organik Maddelerin Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, Verticillium dahliae’nın gelişimi üzerine bazı fungal (Trichoderma harzianum, Trichoderma virens, Trichoderma asperellum, Trichoderma viride) ve maya (Saccharomyces cerevisiae) biyolojik kontrol etmenleri ile vermikompost ve salisilik asit organik maddelerin etkisi araştırılmıştır. Çalışma in vitro ve in vivo koşullarda yürüyülmüş ve in vitro’da antagonizmin derecesi ve yüzde olarak engelleme oranı belirlenmiştir. In vitro’da inhibisyon oranı en yüksek olarak belirlenen T. asperellum ve S. cerevisiae ile vermikompost ve salisilik asit organik maddelerin, in vivo’da marul (Lactuca sativa) bitkisinde sorun teşkil eden V. dahliae’nın gelişimine etkisi incelenmiştir. Ayrıca organik maddelerden salisilik asitin V. dahliae’ nın gelişimini tamamen engellediği belirlenmiştir. S. cerevisiae ve salisilik asit, V. dahliae patojeninin olduğu uygulamalarda kontrol grubuna oranla bitkilerin sürgün boyunu ve kök uzunluğunu arttırmıştır. Gerek yeşil aksam gerek gövde kesiti skala değerlerinde salisilik asit ve T. asperellum, V. dahliae patojeninin etkinliğini azaltmıştır.

Keywords

• Trichoderma spp.
• Verticilliumdahliae. Saccharomyces cerevisiae
• salisilik asit
• marul (Lactuca sativa).

References

1. Aghighi, S., Shahidi Bonjar, G. H., Rawashdeh, R., Batayneh, S., & Saadoun, I. (2004). First report of antifungal spectra of activity of Iranian actinomycetes strains against Alternaria solani, Alternaria alternate, Fusarium solani, Phytophthora megasperma, Verticillium dahliae and Saccharomyces cerevisiae. Asian Journal of Plant Sciences, 3(4), 463-471. http://dx.doi.org/10.3923/ajps.2004.463.471
2. Akbay, F. (2012). Farklı Azot Dozlarında Yetiştirilen Marulda (Lactuca sativa L.) Paenibacillus polymyxa Uygulamalarının Verim, Bitki Gelişimi ve Besin Elementi İçeriğine Etkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Atatürk Üniversitesi, Erzurum.
3. Arafat, K. H., Mohamed, A. M., & Elsharabasy, S. (2012). Biological control of date palm root rots disease using Egyptian isolates of streptomycetes. Research journal of agriculture and biological sciences, 8(2), 224-230.
4. Aydın, M. H. (2015). Bitki fungal hastalıklarıyla biyolojik savaşta Trichoderma’lar. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 2(2), 135-148. https://doi.org/10.19159/tutad.10042
5. Bedir, T. B., & Kuleaşan, H. (2020). Doğal mayaların yaygın patojenler üzerindeki inhibitör etkileri. Gıda Journal, 45(1), 182-191. https://doi.org/10.15237/gida.GD19115
6. Bell, D. K., Wells, H. D., & Markham, C. R. (1982). In vitro antagonism of Trichoderma species against six fungal plant pathogens. Phytopathology journal, 72(4), 379-382.
7. Boyno, G. (2019). Van’da Domates Alanlarından İzole Edilen Alternaria solani (Ell. ve G. Martin) Sor.’nin Biyolojik Mücadele Olanaklarının Belirlenmesi [Yüksek Lisans Tezi]. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Van.
8. Carrero-Carrón, I., Trapero-Casas, J. L., Olivares-García, C., Monte, E., Hermosa, R., & Jiménez-Díaz, R. M. (2016). Trichoderma asperellum is effective for biocontrol of Verticillium wilt in olive caused by the defoliating pathotype of Verticillium dahliae. Crop protection journal, 88, 45-52. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2016.05.009

9. Demirer Durak, E., (2011). Erzurum ilinde çilek bitkilerinden izole edilen Rhizoctonia türlerinin anastomosis grupları, patojeniteleri ve biyolojik mücadeleleri [Doktora Tezi]. Atatürk Üniversitesi, Erzurum.
10. Edwards, C. A., & Bohlen, P. J. (1996). Biology and ecology of earthworms. (3th ed.) Chapman & Hall, New York. USA.
11. Erdoğan, O., Çelik, A., Yıldız, Ş., & Kökten, K. (2014). Pamukta fide kök çürüklüğü etmenlerine karşı bazı bitki ekstrakt ve uçucu yağlarının antifungal etkisi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi 1(3), 398-404. https://dergipark.org.tr/en/pub/turkjans/issue/13307/160776
12. Erdoğan, O., Celik, A., & Zeybek, A. (2016). In Vitro Antifungal Activity of Mint, Thyme, Lavender Extracts and Essential Oils on Verticillium dahliae Kleb. Fresenius Environmental Bulletin, 25(11), 4856-4862. https://hdl.handle.net/20.500.12809/2656
13. Ergün, R. (2020). Bitki gelişimini uyarıcı rizobakteri (PGPR) ve sıvı vermikompost uygulamalarının marul bitkisinin (Lactuca sativa L.) verimi ve bazı toprak özellikleri üzerine etkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Ege Üniversitesi, İzmir.
14. Erwin, D. C., Tsoti, S. D., & Khan, R. A. (1976). Reduction of severity of Verticillium wilt of cotton by the growth retardant tributyl (5-chloro-2-thienyl methyl) phosphonium chloride. Phytopathology journal, 66, 106-110.
15. Gong, Q., Yang, Z., Wang, X., Butt, H. I., Chen, E., He, S., & Li, F. (2017). Salicylic acid-related cotton (Gossypium arboreum) ribosomal protein GaRPL18 contributes to resistance to Verticillium dahliae. BMC plant biology journal, 17(1), 1-15. https://doi.org/10.1186/s12870-017-1007-5.
16. Guzmán-Guzmán, P., Porras-Troncoso, M. D., Olmedo-Monfil, V., & Herrera-Estrella, A. (2019). Trichoderma species: versatile plant symbionts. Phytopathology Journal, 109(1), 6-16. https://doi.org/10.1094/PHYTO-07-18-0218-RVW
17. Günay, A. (2005). Sebze yetiştiriciliği. Cilt-II, Meta Basımevi, İzmir.
18. Harborne, J. B. (1980). Plant phenolics, Secondary plant products. EA Bell & BV Charwood, B.V., (Eds.), Springer- Verlag. Berlin.
19. Hayes, R. J., Vallad, G. E., Qin, Q. M., Grube, R. C., & Subbarao, K. V. (2007). Variation for resistance to Verticillium wilt in lettuce (Lactuca sativa L.). Plant disease journal, 91(4), 439-445. https://doi.org/10.1094/PDIS-91-4-0439
20. Horváth, E., Szalai, G., & Janda, T. (2007). Induction of abiotic stress tolerance by salicylic acid signaling. Journal of Plant Growth Regulation, 26(3), 290-300. https://doi.org/10.1007/s00344-007-9017-4
21. Jabnoun-Khiareddine, H., Daami-Remadi, M., Ayed, F., & El Mahjoub, M. (2009). Biological control of tomato Verticillium wilt by using indigenous Trichoderma spp. The African Journal of Plant Science and Biotechnology, 3(1), 26-36. Jamdar, Z., Mohammadi, A. H., & Mohammadi, S. (2013). Study of Antagonistic Effects of Trichoderma Species on Growth of Verticillium dahliae, the Causal Agent of Verticillium Wilt of Pistachio under Laboratory Condition. Internatıonal Journal of Nuts and Related Scıences, 4(4), 53-56.
22. Joshi, R., Singh, J., & Vig, A. P. (2015). Vermicompost as an effective organic fertilizer and biocontrol agent: effect on growth, yield and quality of plants. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology journal, 14(1), 137-159. 10.1007/s11157-014-9347-1
23. Karasakal, İ. (2020). Marulda farklı azot dozları ve salisilik asit uygulamalarının agro-morfolojik özellikler üzerine etkisi [Yüksek Lisans Tezi]. Ordu Üniversitesi, Ordu.
24. Kılıç, B. (2018). Bazı organik gübrelerin marul yetiştiriciliğinde gelişme ve verim üzerine etkilerinin belirlenmesi [Yüksek Lisans Tezi]. Akdeniz Üniversitesi, Antalya.
25. Koç, İ., Yardım, E. N., Çelik, A., Mendeş, M., Mirtagioğlu, H., & Namlı, A. (2018). Fındık kabuklarından elde edilmiş odun sirkesi’nin ın-vitro şartlarında antifungal etkisinin belirlenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 296-300. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.425809
26. Koike, S. T., Gladders, P., & Paulus, A. O. (2007). Vegetable diseases: A color handbook. Ed Academic Press: San Diego, California, USA.
27. Mahesh, H. M., Murali, M., Pal, M. A. C., Melvin, P., & Sharada, M. S. (2017). Salicylic acid seed priming instigates defense mechanism by inducing PR-Proteins in Solanum melongena L. upon infection with Verticillium dahliae Kleb. Plant Physiology and Biochemistry journal, 117, 12-23. http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.05.012
28. Melo, I. S. D., & Faull, J. L. (2000). Parasitism of Rhizoctonia solani by strains of Trichoderma spp. Scientia Agricola Journal, 57(1), 55-59. https://doi.org/10.1590/S0103-90162000000100010
29. Özgönen, H., Candan, M., & Arıcı, Ş. E. (2010). The Effects of mycorrhizal fungi and Trichoderma harzianum on Verticillium dahliae in cucumber. In: 2nd International Symposium on Sustainable Development, Sarajevo.
30. Royse, D. J., & Ries, S. M. (1978). The influence of fungi isolated from peach twigs on the pathogenicity of Cytospora cincta. Phytopathology journal, 68(4), 603-607.
31. Sarhan, TZ. (2011). Effect of Bread Yeast Applıcatıon and Seaweed Extract on Cucumber (Cucumis sativus L.) Plant Growth, Yıeld And Fruıt Qualıty. Mesopotamia Journal of Agriculture, 39(2), 26-32. https://doi.org/10.33899/magrj.2011.30359
32. Sevimay, N. (2009). Kuraklık Stresi Altındaki Marul Bitkilerinde Salisilik Asidin Etkileri [Yüksek Lisans Tezi]. Namık Kemal Üniversitesi, Tekirdağ.
33. Schmitt, M. J., & Breinig, F. (2002). The viral killer system in yeast: from molecular biology to application. FEMS Microbiology Reviews Journal, 26(3), 257-276. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2002.tb00614.x
34. Shalaby, M. E. S., & El-Nady, M. F. (2008). Application of Saccharomyces cerevisiae as a biocontrol agent against Fusarium infection of sugar beet plants. Acta Biologica Szegediensis journal, 52(2), 271-275.
35. Soylu, E. M., Soylu, S., Kara, M., & Kurt, Ş. (2020). Sebzelerde sorun olan önemli bitki fungal hastalık etmenlerine karşı vermikomposttan izole edilen mikrobiyomların in vitro antagonistik etkilerinin belirlenmesi.
36. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 23(1), 7-18. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.601936
37. Ślusarski, C., & Pietr, S. J. (2009). Combined application of dazomet and Trichoderma asperellum as an efficient alternative to methyl bromide in controlling the soil-borne disease complex of bell pepper. Crop protection journal, 28(8), 668-674. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2009.03.016
38. Şalk A., Arın L., Deveci M., & Polat S. (2008). Özel Sebzecilik. Namık Kemal Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Onur Grafik, Matbaa ve Reklam, Tekirdağ. 978-9944-0786-0-3
39. Toffano, L., Fialho, M. B., & Pascholati, S. F. (2017). Potential of fumigation of orange fruits with volatile organic compounds produced by Saccharomyces cerevisiae to control citrus black spot disease at postharvest. Biological Control journal, 108, 77-82. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2017.02.009
40. Tutar, U. (2013). Toprak solucanlarından elde edilen vermikompostun bazı bitki patojenleri üzerindeki antimikrobiyal aktivitelerinin araştırılması. Cumhuriyet Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 34(2), 1-12. https://dergipark.org.tr/en/pub/cumuscij/issue/4327/57948
41. Vallad, G. E., Bhat, R. G., Koike, S. T., Ryder, E. J., & Subbarao, K. V. (2005). Weedborne reservoirs and seed transmission of Verticillium dahliae in lettuce. Plant Disease Journal, 89(3), 317-324. https://doi.org/10.1094/PD-89-0317
42. Van Breusegem, F., Vranová, E., Dat, JF., & Inzé, D. (2001). The role of active oxygen species in plant signal transduction. Plant Science journal, 161(3), 405-414. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(01)00452-6
43. Veloso, J., Alabouvette, C., Olivain, C., Flors, V., Pastor, V., Garcia, T., & Diaz, J. (2016). Modes of action of the protective strain Fo47 in controlling Verticillium wilt of pepper. Plant Pathology journal, 65(6), 997-1007. https://doi.org/10.1111/ppa.12477
44. Vitullo, D., Altieri, R., Esposito, A., Nigro, F., Ferrara, M., Alfano, G., & Lima, G. (2013). Suppressive biomasses and antagonist bacteria for an eco-compatible control of Verticillium dahliae on nursery-grown olive plants. International Journal of Environmental Science and Technology, 10(2), 209-220. https://doi.org/10.1007/s13762-012-0145-4
45. Yaviç, Ş., Demir, S., & Boyno, G. (2020). Solucan Gübresi (Vermikompost)’nin Domates (Solanum lycopersicum)’te Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary’un Neden Olduğu Kök Çürüklüğü Hastalığına Etkileri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 25(1), 13-20. https://dergipark.org.tr/en/pub/yyufbed/issue/54093/634291
46. Yeşilova, O., & Karaca, G. (2007). Determination of the effects of arbuscular mycorrhizal fungi on plant growth and Fusarium wilt of melon plants. Acta Horticulturae Journal, 729, 493-498. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2007.729.84
47. Yıldırım, E. (2019). Sıvı Solucan Gübresinin Raf Ömrünün Uzatılması [Yüksek Lisans Tezi]. Karabük Üniversitesi, Karabük. https://dergipark.org.tr/en/pub/jonas/issue/56186/738186
48. Zink, F. W., & Gubler, W. D. (1986). Inheritance of resistance to races 0 and 2 of Fusarium oxysporum f sp. melonis of gynoecious muskmelon. Plant disease journal, 70, 676–678. https://doi.org/10.1094/PD-70-676
49. Wu, B. M., & Subbarao, K. V. (2014). A model for multiseasonal spread of Verticillium wilt of lettuce. Phytopathology, 104(9), 908-917. https://doi.org/10.1094/PHYTO-12-13-0333-R