Evaluation of Root Associated Bacteria for Control of Cotton Root Rot Caused by Fusarium oxysporum in Salinated Soils

Abstract

High salinity of soils in arid and semi arid regions results in desertification and decreased crop yield.

In such conditions plants become more vulnerable to diseases caused by pathogenic fungi. The aim of the present

work was to select enhanced root colonizing bacteria for their ability to promote plant growth and control root rot

of cotton caused by Fusarium oxysporum in salinated soil. The best five enhanced cotton root tip colonizer bacteria

were selected from the rhizosphere of cotton grown in saline soil and were identified by the 16S rRNA gene sequence

as Pseudomonas spp., Pseudomonas putida, P. chlororaphis, Pseudomonas mendocina and Pantoea agglomerans.

They showed ability to promote plant growth and to control root rot of cotton caused by F. oxysporum. Infestation

of the soil with F. oxysporum resulted in an increase of diseased plants up to 60%. Selected bacterial strains,

reduced this proportion to as low as 19 % and also stimulated cotton growth. These results are promising for

the application of selected environmentally safe biological control agents in protecting cotton against root rot disease

in saline agricultural soils.

Keywords

• Biological control,cotton root rot,Fusarium oxysporum,plant growth promotion

Tuzlu Topraklarda Fusarium Oxysporum’un Neden Olduğu Pamuk Kök Çürüklüğüne Karşı Kök İlişkili Bakterilerin Etkisinin Değerlendirilmesi

Abstract

Kurak ve yarı kurak bölgelerde bulunan yüksek oranda tuz içeriğine sahip topraklar çoraklaşmaya yol açmakta ve böylece ürün veriminin azalmasına neden olmaktadır. Bu şartlar altında bitkiler patojenik mantarların neden olduğu hastalıklara karşı daha duyarlıdırlar. Bu araştırmanın amacı, bitkinin gelişme yeteneğini artıran kök koloni bakterisini seçmek ve tuzlu topraklardaki Fusarium oxysporum’un sebep olduğu pamuk kök çürüklüğü hastalığını kontrol altına almaktır. Araştırmada, gelişmiş pamuk kök kolonizer bakterisi tuzlu topraklarda büyüyen pamuk bitkisinin rizosferinden seçilmiş ve Pseudomonas spp., Pseudomonas putida, P. chlororaphis, Pseudomonas mendocina and Pantoea agglomerans gibi 16rRNA geni ile tanımlanmıştır. Araştırmada bitki büyüme süreci iyileştirilmiş ve F. Oxysporum ‘un sebep olduğu pamuk kök çürüklüğü kontrol altına alınmıştır. F. Oxysporum’un bulaşmış olduğu topraklarda hastalık oranı % 60 oranında artmıştır. Seçilen bakteri suşları bu oranı % 19 oranında azaltmış ve aynı zamanda pamuğun gelişmesini artırmıştır. Bu sonuçlar tuzlu tarım topraklarında yetiştirilen pamuk bitkisinde görülen kök çürüklüğü hastalığına karşı biyolojik kontrol etmenlerinin uygulanmasının yararlı olacağını göstermektedir

Keywords

• Biyolojik kontrol, pamuk kök çürüklüğü, Fusarium oxysporum, bitki gelişimi

References

1. Abd-Elsalam, K.A., Omar, M.R., El-Samawaty, A., Aly, A.A., 2007. Response of Commercial Cotton Cultivars to Fusarium solani. Plant Pathol J 23(2): 62-69.
2. Altschul, S.E., Madden, T.L., Schaffer, A.A., Zhang, J., Zhang, Z., Miller, W., Lipman, D.J., 1997. Gapped BLAST and PSI- BLAST: a new generation of protein database search prog- rams. Nucleic Acid Res 25, 3389-3402.
3. Bennett, R.S., Hutmacher, R.B., Davis, R.M., Bennett, R.S., 2008. Seed Transmission of Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum Race 4 in California. J Cotton Sci 12, 160–164.
4. Chen, C., Bauske, E.M., Musson, G., Rodrigues-Kabana, R., Kloep- per, J.W., 1995. Biological control of Fusarium wilt on cotton by use of endophytic bacteria. Biol Cont 5, 83-91.
5. De Souza, J.T., De Boer, P., De Waard, T., Van Beek, A., Raaijma- kers, J.M., 2003. Biochemical, genetic, and zoosporicidal pro- perties of cyclic lipopeptide surfactants produced by Pseudo- monas fluorescens. Appl Environ Microbiol 69, 7161-7172.
6. Erdogan, O., Benlioglu, K., 2010. Biological control of Verticillium wilt on cotton by the use of fluorescent Pseudomonas spp. un- der field conditions. Biol Cont 53, 39-45.
7. Hagedorn, C., Gould, W.D., Bardinelli, T.R., 1993. Field evaluati- ons of bacterial inoculants to control seedling disease on cot- ton. Plant Dis 77, 278-282.
8. Lugtenberg, B.J.J., Kravchenko, L.V., Simons, M., 1999. Tomato seed and root exudate sugars: composition, utilization by Pse- udomonas biocontrol strains and role in rhizosphere coloniza- tion. Environ Microbiol 1, 439-446.

9. Lugtenberg. B.J.J., Kamilova, F., 2004. Rhizosphere management: microbial manipulation for biocontrol. In: R.M. Goodman (Eds), Encyclopedia of plant and crop science, New York, Marcel Dekker. Inc. pp. 1098-1101.
10. Mayak, S., Tirosh, T., Glick, B.R., 2004. Plant growth-promoting bacteria that confer resistance to water stress in tomatoes and peppers. Plant Science 166: 525–530.
11. Van Elsas, J.D., Heijnen, C.E., 1990. Methods for the introduction of bacteria into soil: a review. Biol Fertil Soils 10, 127–133.
12. Vincent, B., Marlet, S., Vidal, A., Bouarfa, S., Wu, J., Yang, J., N’Diaye, M.K., Kuper, M., Zimmer, D., 2006. Water and soil salinity management and salt redistribution in irrigation systems, in: Combating Global Soil & Land Degradation IV. Salinization, Sodification and Other Forms of Degradation in Agricultural and Native Ecosystems. Proc. 18th World Cong- ress of Soil Science, Philadelphia, Pennsylvania, USA. 2006. July 9-15.