ANTIBACTERIAL ACTIVITIES OF ESSENTIAL OILS AND EXTRACTS OF SATUREJA SPECIES AGAINST PLANT PATHOGENIC BACTERIA IN BEAN

Abstract

In this study, antibacterial properties of essential oils and extracts obtained from Satureja cuneifolia Ten., Satureja spicigera (C. Koch) Boiss., Satureja thymbra L., Satureja hortensis L. and Satureja cilicia P. H. Davis against Pseudomonas syringae pv. phaseolicola-(Psp) and Curtobacterium flaccumfaciens subsp. flaccumfaciens-(Cff)) which led to significant losses in yield and quality on beans was investigated. In vitro study, essential oils showed antibacterial effect against all tested plant pathogenic bacteria with important and different rate inhibition zone and plant extracts showed ineffective. Also minimal inhibitory concentration values of essential oils determined against bean plant pathogenic bacteria. In vivo study, effects of essential oils on germination, the number of infected cotyledons, disease severity were evaluated. All essential oils applications significantly reduced the disease severity as compared to control. Especially, essential oils obtained from S. cuneifolia and S. spicigera were found to inhibited disease severity 100%.

Keywords

• Satureja spp.
• Pseudomonas syringae pv. phaseolicola
• Curtobacterium flaccumfaciens subsp. flaccumfaciens
• Antibacterial Activity
• Essential oil

SATUREJA TÜRLERİNDEN ELDE EDİLEN UÇUCU YAĞ VE EKSTRELERİNİN FASULYEDE BAKTERİYEL PATOJENLERE KARŞI ANTİBAKTERİYEL ETKİSİ

Abstract

Yapılan bu araştırmada; Satureja cuneifolia Ten., Satureja spicigera (C. Koch) Boiss., Satureja thymbra L., Satureja hortensis L. ve Satureja cilicia P. H. Davis türlerinden elde edilen uçucu yağ ve ekstrelerinin fasulyede önemli verim ve kalite kayıplarına yol açan Pseudomonas syringae pv. phaseolicola-(Psp) ve Curtobacterium flaccumfaciens subsp. flaccumfaciens-(Cff)) patojenlerine karşı antibakteriyel etkinliği araştırılmıştır. In vitro çalışmada uçucu yağların bakteri strainleri üzerinde önemli ve farklı oranlarda inhibisyon zonları oluşturduğu, bitki ekstrelerinin ise etkisiz olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bitkisel uçucu yağların fasulye patojenlerine karşı oluşturduğu minimal inhibisyon konsantrasyon değerleri belirlenmiştir. In vivo çalışmada uçucu yağ uygulamalarının tohum çimlenmesine, enfekteli kotiledon sayısına ve hastalık şiddetine etkisi de değerlendirilmiştir. Kontrol grubuna kıyasla patojenle inokule edilen bitkilerde yağ uygulamalarının hepsinin hastalık şiddetini önemli seviyede düşürdüğü, özellikle S. cuneifolia ve S. spicigera bitkilerine ait uçucu yağların hastalık gelişimini %100 engellediği saptanmıştır.

Keywords

• Uçucu yağ
• Satureja spp.
• Antibakteriyel Aktivite
• Curtobacterium flaccumfaciens subsp. flaccumfaciens
• Pseudomonas syringae pv. phaseolicola

References

1. Açıkgöz, S., 1984. Erzincan ve Erzurum yörelerinde Phaseolus vulgaris L. üzerindeki virüslerin tanılanması, yayılışları ve zararları üzerinde araştırmalar. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi .
2. Adiguzel, A., Ozer, H., Kiliç, H., Cetin, B., 2007. Screening of antimicrobial activity of essential oil and methanol extract of Satureja hortensis on foodborne bacteria and fungi. Czech Journal of food sciences, 25(2), 81.
3. Adebola, M.O., Bello, I.M., Aremu, M.B., Kalesanvo, A.O., 2018. Evaluatıon Of Sıx Medıcınal Plant Leaf Extracts Agaınst Acıdovorax cıtrıullı Causıng Bacterial Blotch Of Watermelon. Journal of Science, Technology, Mathematics and Education (JOSTMED), 14(2), 31 – 41.
4. Anonim, 2020. FAO- Faostat Statistics Division, http://www.fao.org/faostat/en/#data, (Erişim tarihi: 11.10.2020).
5. Baydar, H., Sağdiç, O., Özkan, G., Karadoğan, T., 2004. Antibacterial activity and composition of essential oils from Origanum, Thymbra and Satureja species with commercial importance in Turkey. Food control, 15(3), 169-172.
6. Badawy, M. E., Abdelgaleil, S. A. 2014. Composition and antimicrobial activity of essential oils isolated from Egyptian plants against plant pathogenic bacteria and fungi. Industrial Crops and Products, 52, 776-782.
7. Chorianopoulos, N., Kalpoutzakis, E., Aligiannis, N., Mitaku, S., Nychas, G. J., Haroutounian, S.A., 2004. Essential oils of Satureja, Origanum, and Thymus species: chemical composition and antibacterial activities against foodborne pathogens. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52(26), 8261-8267.
8. Çınar, Ö, 1988. Bakteriyoloji. Çukurova Üniv., Ziraat Fakültesi Ders Kitabı Yayın No: 69. 184 sayfa.

9. Dadasoglu, F., Kotan, R., Cakir, A., Karagoz, K., Dikbas, N., Ozer, H., Kordali, Ş., Cakmakci, R., 2016. Use of essential oils and extracts from satureja and origanum species as seed disinfectants against Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria (Doidge) Dye. Fresenius Environmentol Bulletin, 25, 5989-5998.
10. Deans, S.G., Svoboda, K.P., 1989. Antibacterial activity of summer savory (Satureja hortensis L. ) essential oil and its constituents. J. Hortic. Sci. 64.205-210.
11. Döken, M.T., Demirci, E., Zengin H., 2000. Fitopatoloji. Atatürk Üniversitesi Yayınları No: 729, Ziraat Fakültesi yayınları No: 314, Ders Kitapları serisi No: 66, s256.
12. Dönmez, M.F., Şahin F., Demirci E. ve Miller S.A., 2000. Biber bakteriyel leke hastalığı etmeni Xanthomonas campestris pv. vesicatoria’ya karşı etkili biyolojik mücadele yöntemlerinin araştırılması. Atatürk Üniv., Ziraat Fak. Der. 3 (1), 17-21.
13. Dönmez, M. F., Oral, B., Elkoca, E., Şahin, F., 2004. Farklı fasulye genotip ve varyetelerinin Pseudomonas savastonoi pv. phaselicola ve Xanthomonas axonopodis pv. Phaseoli’ye karşı duyarlılık reaksiyonlarının belirlenmesi. Türkiye I. Bitki Koruma Kongresi, 19 Mayıs Üniversitesi, 8-10 Eylül, Samsun, s181.
14. Duru, M.E., Çakır A., Kordali, Ş., Zengin, H., Harmandar, M., Izumi, S., Hirata, T., 2003 Chemical composition and antifungal properties of essential oils of three Pistacia species, Fitoterapia, 74 (1-2), 170-176.
15. Elçi, Ş, 1998. Ziraatte Baklagiller. Tarım İşletmeleri Müdürlüğü Yayınları, Cilt: 1, 422 sayfa.
16. Eriş, M., 2006. Bitki Uçucu Yağ ve Bileşenlerinin Domates Bakteriyel Hastalık Etmenleri Üzerine Olan Antibakteriyel Potansiyellerinin in vitro Koşullarda Araştırılması. Yüksek Lisans tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü .
17. Farzaneh, M., Kiani, H., Sharifi, R., Reisi, M., Hadian, J., 2015. Chemical composition and antifungal effects of three species of Satureja (S. hortensis, S. spicigera, and S. khuzistanica) essential oils on the main pathogens of strawberry fruit. Postharvest Biology and Technology, 109, 145-151.
18. Giweli, A., Džamić, A.M., Soković, M., Ristić, M.S., Marin, P.D., 2012. Antimicrobial and antioxidant activities of essential oils of Satureja thymbra growing wild in Libya. Molecules, 17(5), 4836-4850.
19. Goto, M., 1992. Fundamentals Of Bacterial Plant Pathology. Academic Pres, California, Inc., P635.
20. Güncan, A., 1990. Uygulamalı Tarım. Selçuk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Konya, s218.
21. Gulluce, M., Sokmen, M., Daferera, D., Agar, G., Ozkan, H., Kartal, N., 2003. In vitro antibacterial, antifungal, and antioxidant activities of the essential oil and methanol extracts of herbal parts and callus cultures of Satureja hortensis L. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51, 3958–3965.
22. Hall R., 1994. Compendium of Bean Diseases. APS Press, St, Paul, Minnesota, p73.
23. Karami, O.R., Khodaverdi, M., ALI, A.F., 2010. Antibacterial effect of effective compounds of Satureja hortensis and Thymus vulgaris essential oils against Erwinia amylovora. Journal of Agricultural Science and Technology.12 (1), 35-45.
24. Kordali, S., Kotan, R., Cakir, A., 2007a. Screening of in vitro antifungal activities of 21 oxygenated monoterpenes in vitro as plant disease control agents. Allelopathy Journal. 19(2), 373-391.
25. Kordali, S., Cakir, A., Sutay, S., 2007b. Inhibitory effects of monoterpenes on seed germinnation and seedling growth. Z. Naturforsch. 62, 207-214.
26. Kordali, S., Cakir, A., Ozer, H., Cakmakci, R., Kesdek, M., Mete, E., 2008. Antifungal, phytotoxic and insecticidal properties of essential oil isolated from Turkish Origanum acutidens and its three components, carvacrol, thymol and p-cymene, Bıoresource Technology, 18, 8788-8795.
27. Kordali, S., Cakir, A., Akcin, T. A., Mete, E., Aydin, T., Kilic, H., 2009. Antifungal and herbicidal properties of essential oils and n-hexane extracts of Achillea gypsicola Hub-Mor. and Achillea biebersteinii Afan. (Asteraceae). Industrial Crops and Products. 29(2-3), 562-570.
28. Koçak, R., Poyraz, N., 2004. Bazı bitkilerin Ekstrakt ve uçucu yağlarının fitopatojen funguslara karşı antifungal etkilerinin belirlenmesi. Türkiye I. Bitki Koruma Kongresi Bildirileri, Samsun, 154.
29. Oke, F., Aslim, B., Ozturk, S., Altundag, S., 2009. Essential oil composition, antimicrobial and antioxidant activities of Satureja cuneifolia Ten. Food Chemistry, 112(4), 874-879.
30. Pavela, R., 2006. Insecticidal activity of essential oils against cabbage aphid (Brevicoryne brassicae). J. Essent. Oil Bearing Plants 9, 99–106.
31. Regnault-Roge, C., Ribodeau, M., Hamraoui, A., Bareau, I., Blanchard, P., Gil-Munoz, M. I., Barberan, F. T., 2004. Polyphenolic compounds of Mediterranean Lamiaceae and investigation of orientational effects on Acanthoscelides obtectus (Say). J. Stor. Prod. Res. 40, 395– 408.
32. Skocibusic, M., Bezic, N., Dunkic, V., 2006. Phytochemical composition and antimicrobial activities of the essential oils from Satureja subspicata Vis. growing in Croatia. Food Chem, 96(1), 20-28.
33. Soylu, S., Soylu, E.M., Bozkurt, A. and Kaya, A.D., 2003. Antibacterial activities of essential oils from oregano, thyme, rosemary and lavender plants against Pseudomonas savastanoi pv. phaseolicola, the causal agent of halo blight of bean. Ovidius University Annals of Medical Science and Pharmacy, 1, 40-44.
34. Yılmaz, E., Yazgan, A., 1998. Farklı yörelere ait dermason fasulye tiplerinin kuru dane verimlerinin belirlenmesi üzerine bir araştırma. II. Sebze Tarımı Sempozyumu, 28-30 Eylül 1998, Tokat, 213-216.
35. Zengin, H., 1998. Erzincan fasulye ekim alanlarında görülen yabancı otlar ve dağılımları. II. Sebze Tarımı Sempozyumu, 28-30 Eylül 1998, Tokat, 320-325.