Solanaceae grubu bazı sebze türlerinde polihidroksi bütirik asit (PHB) biyopolimer içerikli mikrobiyal gübre uygulamalarının kök mimarisi ve köklenme düzeyleri üzerine etkileri

Abstract

Bu çalışma, Solanaceae familyasında yer alan domates, biber ve patlıcanda polihidroksi bütirik asit (PHB) biyopolimer içerikli mikrobiyal gübre uygulamalarının kök mimarisi ve köklenme düzeyleri üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla yürütülmüştür. Araştırmada Polihidroksi bütirik asit (PHB) içerikli gübre uygulaması için; yerli bir firma tarafından geliştirilen polimer gübre (Orion 5-5-5) ve bunun muadili olan mikrobiyal içerikli ithal (Albit) gübre kullanılmıştır. Denemeler, bitkilerde kök uygulaması, yaprak uygulaması ve kök+yaprak uygulaması olmak üzere üç farklı yöntemle gerçekleştirilmiştir. WinRhizo kök analiz sistemi kullanılarak toplam kök uzunluğu, kök yüzey alanı, kök hacmi, ortalama kök çapı, kökte dallanma ve kesişme sayıları gibi parametreler incelenmiştir. Araştırma sonuçlar, tüm bitki türlerinde kök+yaprak uygulamasının kök gelişimi açısından en etkili yöntem olduğunu göstermiştir. En yüksek kök uzunluğu patlıcanda Orion gübresinin kök+yaprak uygulamasında (954.92 cm), domateste ise aynı uygulamada (1709.85 cm) belirlenmiştir. Ayrıca araştırma bulguları, mikrobiyal gübrelerin, kimyasal gübrelere çevre dostu bir alternatif olarak kullanılabileceğini ve bitki kök gelişimini artırarak su ve besin alımını teşvik ettiğini göstermektedir.

Keywords

• Solanaceae
• PHB biyopolimer
• mikrobiyal gübre
• Whin Rhizo
• Kök Gelişimi

Effects of microbial fertilizer applications containing polyhydroxybutyric acid (PHB) biopolymer on root architecture and rooting levels in some vegetable species of the Solanaceae group

Abstract

This study was conducted to determine the effects of microbial fertilizers containing polyhydroxybutyric acid (PHB) biopolymers on root architecture and rooting levels in tomato, pepper, and eggplant, which belong to the Solanaceae family. For the application of PHB-containing fertilizers, a polymer-based fertilizer (Orion 5-5-5) developed by a domestic company and an imported microbial-based fertilizer (Albit), which serves as its equivalent, were used. The experiments were carried out using three different application methods: root application, foliar (leaf) application, and combined root+foliar application. The WinRhizo root analysis system was used to examine total root length, root surface area, root volume, average root diameter, forks, and crossings were examined. The results of the study showed that the combined root+foliar application was the most effective method for promoting root development across all plant species. The highest root length was recorded in eggplant with the Orion fertilizer under the root+foliar application (954.92 cm), and in tomato with the same application method (1709.85 cm). Furthermore, the research findings indicate that microbial fertilizers can serve as environmentally friendly alternatives to chemical fertilizers and that they promote plant root development by enhancing water and nutrient uptake.

Keywords

• Solanaceae
• PHB biopolymer
• Microbial fertilizer
• WinRhizo
• Root development

References

1. Ali, M.F. (2020). Mikrobiyolojik gübre kullanımının tek ürün domates (Solanum lycopersicum L.) yetiştiriciliğinde verim ve kaliteye etkileri [Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=wf-FPgY-5qjHEzEoOgvMswhyrOMLylDUtLJY-aONZdQy 3pyNEnD2ZaCidlHcpdha
2. Akköprü, A., Çakar, K., & Husseini, A. (2018). Effects of endophytic bacteria on disease and growth in plants under biotic stress. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 28 (2), 200-208. https://doi.org/10.29133/yyutbd.418070
3. Atasoy, S., Şahin, G.T., & Balkaya, A. (2023). Lahanagil sebze türlerinin kök sistemi mimarileri yönünden karşılaştırılması. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 6 (2), 193-207. https://doi.org/10.34248/bsengineering.1357067
4. Azarmi, R., Hajieghrari, B., & Giglou, A. (2011). Effect of Trichoderma isolates on tomato seedling growth response and nutrient uptake. African Journal of Biotechnology, 10 (31), 5850-5855. https://doi.org/10.5897/AJB10.1600
5. Bal, U., & Altıntaş, S. (2008). Effects of Trichoderma harzianum on lettuce in protected cultivation. Journal of Central European Agriculture, 9 (1), 63-70.
6. Balkaya, A. (2014). Aşılı sebze üretiminde kullanılan anaçlar. TÜRKTOB Türkiye Tohumcular Birliği Dergisi, 3, 4-7.
7. Baran, M., & Köse, Ö.D.E. (2023). Yayım mikrobiyal gübreler ve kullanım alanları. Proceedings of the International Congresses of Turkish Science and Technology Publishing, 155-160.
8. Çakmakçı, R. (2005). Bitki gelişimini teşvik eden rizobakterilerin tarımda kullanımı. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 36 (1), 97-107.

9. Çubuklu, Ö. (2011). Aşılı ve aşısız domates fideleri ile yapılan yetiştiricilikte mikrobiyal gübrenin (Trichoderma harzianum) verim ve kalite üzerine etkileri [Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=XViC_9HgVQztP6ZPU6h5fw&no=cPEzGr3imwFNDdviMKVoHg
10. Comas, L., Becker, S., Cruz, V.M.V., Byrne, P.F., & Dierig, D.A. (2013). Root traits contributing to plant productivity under drought. Frontiers in Plant Science, 4, 442. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00442
11. Craine, J.M. (2006). Competition for nutrients and optimal root allocation. Plant and Soil, 285, 171-185. https://doi.org/10.1007/s11104-006-9002-x
12. Eissenstat, D.M. (1992). Costs and benefits of constructing roots of small diameter. Journal of Plant Nutrition, 15 (6-7), 763-782. https://doi.org/10.1080/01904169209364361
13. Gevez, M.B., & Balkaya, A. (2024). Investigation of the effects of poly hydroxy butyric acid (PHB) biopolymer content fertilizer applications on seed viability in the cucurbit vegetables. Proceedings of the 5th International Congress on Khazarscientific Research and Innovation, 145-156.
14. İkiz, O. (2019). Bazı sebze türlerinde tohum ekim ortamına Trichoderma harzianum uygulamasının fide kalitesine etkileri [Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=_CahLONlSgeTYhk5Lgr1eg&no=aQ7n1g9uD0MtFKHl5CwEgQ
15. Jung, J.K., & McCouch, S. (2013). Getting to the roots of it: Genetic and hormonal control of root architecture. Frontiers in Plant Science, 4, 186. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00186
16. Johnson, W.C., Jackson, L.E., Ochoa, O., Van Wijk, R., Peleman, J., St. Clair, D.A., & Michelmore, R.W. (2000). Lettuce, a shallow-rooted crop, and Lactuca serriola, its wild progenitor, differ at QTL determining root architecture and deep soil water exploitation. Theoretical and Applied Genetics, 101, 1066-1073. https://doi.org/10.1007/s001220051581
17. Kandil, S. (2020). Mikrobiyal gübre kullanımının patlıcan (Solanum melongena L.) ve lahana (Brassica oleracea var. capitata) fidelerinde büyüme ve gelişme üzerine etkileri [Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=Eb5EkakJlp3olBdo_wNEGXMs_XAgzrZ8-lMzZhy7Kr03z71eRN6pikHuMHzUj_D_
18. Kanal, A., Balkaya, A., & Karaağaç, O. (2021). Capsicum baccatum türüne ait biber genotiplerinin fenotipik kök özellikleri yönünden seleksiyonu. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 26 (1), 19-33.
19. Karaağaç, O., Taş, K., Özgen, R., Kanal, A., & Balkaya, A. (2020). Capsicum türlerinin kök yapılarının incelenmesi ve kök özellikleri yönünden karşılaştırılması. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 30 (2), 266-279. https://doi.org/10.29133/yyutbd.713437
20. Kim, S.A., & Copeland, L. (1986). Enzymes of polychickpea bacteroids. Applied and Environmental Microbiology, 62, 4186-4190. https://doi.org/10.1128/aem.62.11.4186-4190.1996
21. Koevoets, I.T., Venema, J.H., Elzenga, J.T., & Testerink, C. (2016). Roots withstanding their environment: Exploiting root system architecture responses to abiotic stress to improve crop tolerance. Frontiers in Plant Science, 1335, 1-9. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01335
22. Küçük, Ç., Cevheri, C., & Çetin, E. (2016). Vicia sativa L.’nin kök nodül bakterilerinin poli-hidroksibütirik asit (PHB) üretimi. Harran Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi, 5 (1), 57-60.
23. Kumar, N. (2017). Occurrence and distribution of tomato diseases and evaluation of bio-efficacy of Trichoderma harzianum on growth and yield components of tomato. Nigerian Journal of Agriculture, Food and Environment, 13 (2), 37-44.
24. Lafferty, R.M., Korsato, W., & Korsato, B. (1998). Microbial production of poly-hydroxy butyric acid. HJ Rehm ve G Reed (Eds.), Biotechnology: A comprehensive treatise in eight volumes (135-176). VCH Publishers.
25. Lambers, H., Shane, M.W., Cramer, M.D., Pearse, S.J., & Veneklaas, E.J. (2006). Root structure and functioning for efficient acquisition of phosphorus: Matching morphological and physiological traits. Annals of Botany, 98, 693-713. https://doi.org/10.1093/aob/mcl114
26. Merdin, S. (2009). Bitki gelişimini artıran kök bakterilerinin farklı ortamlarda baş salata yetiştiriciliğine etkisi [Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=2M3ui9LAUtmPOxLtLhxOmw&no=Qe18FhTin9NlGfojz31OWQ
27. Nair, S., Jha, P.K., & Babu, C.R. (1993). Variation in poly‐β‐hydroxybutyrate synthesis in rhizobia reflects strain differentiation and temperature regulation. Journal of Basic Microbiology, 33 (1), 35-39. https://doi.org/10.1002/jobm.3620330107
28. Nishio, M. (1996). Microbial fertilizers in Japan. Japan: ASPAC Food & Fertilizer Technology Center.
29. Niranjiyan, R.S., Shetty, H.S., & Reddy, M.S. (2006). Plant growth-promoting rhizobacteria: Potential green alternative for plant productivity. ZA Siddiqui (Eds.), PGPR: Biocontrol and biofertilization (s. 197-216). Springer. https://doi.org/10.1007/1-4020-4152-7_7
30. Özgen, R., & Balkaya, A. (2022). Düşük sıcaklığa tolerant hibrit biber çeşit adaylarının kök mimarileri. Journal of the Institute of Science and Technology, 12 (3), 1213-1223. https://doi.org/10.21597/jist.1091501
31. Paez-Garcia, A., Motes, C.M., Scheible, W.R., Chen, R., Blancaflor, E.B., & Monteros, M.J. (2015). Root traits and phenotyping strategies for plant improvement. Plants, 4 (2), 334-355. https://doi.org/10.3390/plants4020334
32. Pahari, A., & Mishra, B.B. (2017). Characterization of siderophore producing rhizobacteria and its effect on growth performance of different vegetables. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6 (5), 1398-1405. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.605.152
33. Porcel, R., Zamarreño, Á.M., García-Mina, J.M., & Aroca, R. (2014). Involvement of plant endogenous ABA in Bacillus megaterium PGPR activity in tomato plants. BMC Plant Biology, 14, 1-12. https://doi.org/10.1186/1471-2229-14-36
34. Saber, M.S.M. (2001). Clean biotechnology for sustainable farming. Engineering in Life Sciences, 1, 217-223. https://doi.org/10.1002/1618-2863(200112)1:6<217::AID-ELSC217>3.0.CO;2-Y
35. Sarıbaş, H.Ş. (2019). Aşılı patlıcan üretiminde genetik kaynakların anaç ıslah programında değerlendirilmesi ve yerli hibrit anaçların geliştirilmesi [Doktora Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/ UlusalTezMerkezi/tezDetay.jsp?id=ZllBjUhGeIUqtddlb3KjRw&no=QdmLNYucXp7Qyyb5uEmpCg
36. Sarıbaş, H.Ş., Balkaya, A., Kandemir, D., & Karaağaç, O. (2019). Yerli patlıcan anaçlarının (Solanum melongena x Solanum aethiopicum) köklenme potansiyeli ve fenotipik kök mimarisi. Black Sea Journal of Agriculture, 2 (3), 138-146.
37. Saharan, B.S., & Nehra, V. (2011). Plant growth promoting rhizobacteria: A critical review. Life Sciences and Medicine Research, 21 (1), 30.
38. TÜİK (2024, Mart). Bitkisel üretim istatistikleri. Türkiye İstatistik Kurumu. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?kn=92&locale=tr.
39. Turan, M., Ekinci, M., Yıldırım, E., Güneş, A., Karagöz, K., Kotan, R., & Dursun, A. (2014). Plant growth-promoting rhizobacteria improved growth, nutrient, and hormone content of cabbage seedlings. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 38, 327-333. https://doi.org/10.3906/tar-1308-62
40. Ünlü, H. (2008). Organik domates yetiştiriciliğinde çiftlik gübresi, mikrobiyal gübre ve bitki aktivatörü kullanımının verim, kalite ve bitki besin maddeleri alımına etkisi [Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi]. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=biL2P3cCsPgUNjVdV2BsGN3SJ6_HuxuhXKU-4lS0kCJh7 rDb2czApFGlmxb2kAmF
41. Wulfsohn, D., Nyengaard, J.R., Gundersen, H.J.G., Cutler, A.J., & Squires, T.M. (1999). Non-destructive, stereological estimation of plant root lengths, branching pattern, and diameter distribution. Plant and Soil, 214, 15-26. https://doi.org/10.1023/A:1004642820669
42. Yedidia, I., Srivastva, A.K., Kapulnik, Y., & Chet, I. (2001). Effect of Trichoderma harzianum on microelement concentrations and increased growth of cucumber plants. Plant and Soil, 235, 235-242. https://doi.org/10.1023/A:1011990013955
43. Zengin, M. (2007). Organik tarım. Hasad Yayıncılık Ltd. Şti., İstanbul.