The effect of vermicompost treatment on the control of bacterial speck disease on tomato

Abstract

Aims: Tomato bacterial speck disease, caused by Pseudomonas syringae pv. tomato, leads significant yield losses in plants grown in nursery, field and greenhouse conditions. The aim of the research on the relationship between plant nutrition and disease, is to determine the suppression level of the disease by using vermicompost fertilization. In addition, the changes in the levels of macro (N, P, K, Ca, Mg) and micro (Fe, Cu, Zn, Mn) element concentrations on diseased plants with and without vermicompost were investigated in pot experiments.

Methods and Results: In the experiments, solid and liquid forms of the vermicompost were applied to the soil and leaves, respectively. Inoculated plants with the pathogen was used as positive control and the effect of vermicompost on the disease was evaluated by two pot experiments. Vermicompost suppressed the disease on the first experiment in greenhouse by 34-39%, on the second experiment in climate room by 12-42%. The mean disease incidences were significantly reduced (P ≤ 0.05) by vermicompost treatment with foliar and soil applications in the experiments. When vermicompost was treated as a combination of soil and foliar applications to the diseased plants, the increases in uptake of total N, Mg, Cu, P and Mn were 80.95, 74.60, 46.40, 38.18 and 5.24%, respectively. The increases in uptake of Ca and Fe were 103.77% and 45.35% by soil applications while the increased levels were 31.21% and 8.42% by foliar applications.

Conclusions: The contents of macro and micro nutrients were increased by vermicompost on tomato and the disease was highly suppressed by vermicomposts. As a result of the research, vermicompost should be applied by a combination of soil and foliar treatments in order to succesfully absorb the macro and micro nutrients.

Significance and Impact of the Study: To the our knowledge, the study is the first research on control of bacterial speck disease of tomato by vermicompost applications. Moreover, it is also the first study on the uptake level of macro and micro nutrients of diseased plants.

Keywords

• Plant nutrition-disease
• macro and micro elements
• bacteria
• Pseudomonas
• vermicompost

Domateste bakteriyel benek hastalığının mücadelesinde vermikompost uygulamasının etkisi

Abstract

Amaç: Pseudomonas syringae pv. tomato’nun neden olduğu domates bakteriyel benek hastalığı fidelik, tarla ve sera koşullarında yetiştirilen bitkilerde önemli verim kayıplarına sebep olur. Bitki besleme ve hastalık ilişkisini içeren bu araştırmanın amacı, vermikompost gübrelemesinin domateste benek hastalığını baskılama düzeyini belirlemektir. Ayrıca vermikompost gübrelemesi yapılan ve yapılmayan enfekteli bitkilerin makro (N, P, K, Ca, Mg) ve mikro (Fe, Cu, Zn, Mn) element düzeylerindeki değişim saksı denemeleriyle araştırılmıştır.

Yöntem ve Bulgular: Denemede, ticari amaçlı üretilen solucan gübresinin katı formu topraktan, sıvı formu ise yapraktan uygulanmıştır. Pozitif kontrol olarak vermikompost uygulaması yapılmamış patojen bakteri ile bulaştırılmış bitkiler kullanılmıştır. Vermikompost gübrelemesinin hastalığa ve besin elementi konsantrasyonlarına etkisi iki ayrı saksı denemesiyle araştırılmıştır. Vermikompost uygulamasıyla cam serada yapılan ilk denemede hastalık % 34-39 oranında, iklim odasında yapılan ikinci denemede hastalık % 12-42 oranında baskılanmıştır. Her iki denemede, topraktan ve yapraktan vermikompost beslemesiyle domateste bakteriyel benek hastalığının ortaya çıkışında istatistiki düzeyde (P ≤ 0.05) azalışlar elde edilmiştir. Enfekteli bitkilere hem topraktan hem de yapraktan vermikompost uygulaması yapıldığında bitkilerdeki toplam N konsantrasyonunda %80.95, Mg konsantrasyonunda %74.60, Cu konsantrasyonunda %46.40, P konsantrasyonunda %38.18 ve Mn konstrasyonunda %5.24 artış kaydedilmiştir. Topraktan vermikompost uygulaması Ca konsantrasyonunu %103.77, Fe konsantrasyonunu %45.35 oranında artırırken yapraktan yapılan vermikompost uygulaması Zn konsantrasyonunu %31.21, K konsantrasyonunu %8.42 oranında artırmıştır.

Genel Yorum: Domateste vermikompost beslemesiyle bitkide makro ve mikro besin içeriğinde artış sağlanmış ve bunun sonucu olarak iyi beslenen bitkilerde bakteriyel benek hastalığı büyük oranda baskılanmıştır. araştırmaya göre, hasta bitkinin makro ve mikro besin elementlerini başarıyla alması için vermikompost hem topraktan hem de yapraktan kombinasyon halinde uygulanmalıdır.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Bildiğimiz kadarıyla bu çalışma, ülkemizde ve hatta dünyada vermikompost beslemesinin domateste bakteriyel benek hastalığını engelleme oranını ortaya koyan ilk araştırmadır. Ayrıca vermikompost uygulaması sonucu enfekteli bitkilerin topraktan kaldırdığı makro ve mikro besin düzeyini ortaya koyan ilk araştırma niteliğindedir.

Keywords

• Bitki besleme-hastalık
• makro ve mikro elementler
• bakteri
• Pseudomonas
• solucan gübresi

References

1. Aktepe BP (2021) The effect of different plant activators and biological preparete on the biological control of bacterial speck disease in tomato. MKU. Tar. Bil. Derg. 26(2) : 355-364. DOI: 10.37908/mkutbd.908921
2. Arancon NQ, Edwards CA, Bierman P, Welch C, JD, Metzger (2004) Influence of vermicompost on field strawberries; Effects on growth and yields. Bioresource technology 93:145-153.
3. Asciutto K, Rivera MC, Wright ER, Morisigue D, López MV, (2006) Effect of vermicompost on the growth and health of impatiens wallerana. ΦYTON: Int J Exp Bot. 75:115–123.
4. Aysan, Y ve Saygılı, H., 2019. Domates Bakteriyel Benek Hastalığı. In: Bitki Bakteri Hastalıkları Kitabı (Editörler: H. Saygılı, Y. Aysan, F. Şahin, S. Soylu, M. Mirik). Sayfa 159-166, ISBN: 978-6054-2655-4-1, Toprak Ofset Matbaacılık, Tekirdağ, 382 sayfa.
5. Azarmi R, Giglou MT, Taleshmikail RD (2008) Influence of vermicompost on soil chemical and physical properties in tomato (Lycopersicum esculentum) field. African Journal of Biotechnology, vol. 7, no. 14, pp. 2397–2401.
6. Benlioğlu K, Benlioğlu S (1998) Pseudomonas syringae pv. tomato’ya karşı bakır dayanıklılığı üzerinde araştırmalar. 8. Türkiye Fitopatoloji Kongresi. 21-25 Eylül, Ankara.
7. Chaoui H, Edwards CA, Brickner A, Lee SS, Arancon NQ (2002) Suppression of the plant diseases, Pythium (damping off), Rhizoctonia (root rot) and Verticillum (wilt) by vermicomposts. British Crop Protection Council, International Conference, Pests and Diseases; Brington, 2: 711-716.
8. Ji P, Campbell HL, Kloepper JW, Jones JB, Suslow TV, Wilson M (2006) Integrated biological control of bacterial speck and spot of tomato under Weld conditions using foliar biological control agents and plant growth-promoting rhizobacteria. Biological Control 36: 358-367.

9. Kaçar B ve İnal A (2008) Bitki Analizleri, Nobel yayın, 1. Basım, Nobel yayın no: 1241, Fen Bilimleri, 63. s. 892. ISBN 978–605–395–036–3, Nobel Yayın Dağıtım Ltd. Şti., Ankara.
10. Karabüyük F, Aysan Y (2019) Antibacterial Effects of Some Plant Extracts against Tomato Bacterial Speck Disease Caused by Pseudomonas syringae pv. tomato. Journal Of Tekırdag Agriculture Faculty-Tekirdag Ziraat Fakultesi Dergisi Volume: 16 Issue: 2 Pages: 231-243 DOI: 10.33462/jotaf.529499
11. Karman M (1971) Bitki Koruma Araştırmalarında Genel Bilgiler. Denemelerin Kuruluşu ve Değerlendirme Esasları, T.C. Tarım Bakanlığı Zirai Mücadele ve Zirai Karantina Genel Müdürlüğü Yayınları, 279s.
12. Miller SA, and Jones JB (2014) Bacterial Speck. (J.B Jones, T.A Zitter, T.M. Momol and S.A. Miller, Edition) In: Compendium of Tomato Diseases and Pests, Second Edition, The American Phytopathological Society 54-55p.
13. Reddy SA, Bagyaraj DJ, Kale Rd (2012) Management of tomato bacterial spot caused by Xanthomonas campestris using vermicompost. Journal of Biopesticides 5(1): 10-13.
14. Rivera MC, Wright ER, López MV, Fabrizio MC (2004) Temperature and Dosage Dependent Suppression of Damping-off Caused by Rhizoctonia solani in Vermicompost Amended Nurseries of White Pumpkin. ΦYTON: Int. J. Exp. Bot. 53: 131–136.
15. Sahni S, Sarma BK, Singh KP (2008) Management of Sclerotium Rolfsii with Integration of non-conventional Chemicals, Vermicompost and Pseudomonas syringae. World J Microbiol Biotechnol, 24: 517–522.
16. Saygılı H, Şahin F, ve Aysan Y (2006) Fitobakteriyoloji. Meta Basım Matbaacılık, İzmir, 530s.
17. Singh R, Gupta RK, Patil RT, Sharma RR, Asrey R, Kumar A, Jangra KK (2010) Sequential foliar application of vermicompost leachates improves marketable fruit yield and quality of strawberry (Fragaria×ananassa Duch.), Scientia Horticulturae 124(1): 34-39, ISSN 0304-4238, https://doi.org/10.1016/j.scienta.2009.12.002.
18. Singhai PK, Sarma BK, Srivastava JS (2011) Biological Management of Common Scab of Potato through Pseudomonas species and Vermicompost. Bio Cont. 57: 150‐157.
19. Soylu EM, 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. KSU Tar. ve Doğa Der. 23: 7-18.
20. Singh S, Singh DR, Kumar K, Birah A (2014) Eco-friendly management modules for bacterial wilt (Ralstonia solanacearum) of tomato for protected cultivation in a tropical island ecosystem, Biological Agriculture & Horticulture, 30:4, 219-227, DOI: 10.1080/01448765.2014.913263
21. Szczech MM (1999) Suppressiveness of Vermicompost Against Fusarium Wilt of Tomato. Journal of Phytopathology 147(3):155-161.
22. Uz I, Tavali IE (2014) Short-term effect of vermicompost application on biological properties of an alkaline soil with high lime content from Mediterranean region of Turkey. The Scientific World Journal. 2014:395282. DOI:10.1155/2014/395282.
23. Wilson M, Campbell HL, Ji P, Jones JB, Cuppels DA (2002) Biological Control of Bacterial Speck of Tomato Under Field Conditions at Several Locations in North America. Phytopathology. 92(12):1284-92. DOI: 10.1094/PHYTO.2002.92.12.1284. PMID: 18943882.
24. Zaller JG (2006) Foliar Spraying of Vermicornpost Extracts: Effects on Fruit Quality and Indications of Late-Blight Suppression of Field-Grown Tomatoes, Biological Agriculture & Horticulture, 24: 2, 165-180, DOI:10.1080/01448765.2006.9755017.
25. Zhenjun S (2011) Antimicrobial Vermipeptides: From Methods to Characteristics, Chapter 1, Biology of Earthworms, Volume 24. First edition. Springer, Berlin, Heidelberg. 316 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-14636-7.