Effects of Rhizobacteria and Auxin Treatments on Root Development of Black Mulberry (Morus nigra L.) Cuttings

Year 2023, , 8 - 14, 28.01.2023

Onur Sefa Alkaç , Hakan Karadağ , Çetin Çekiç , Mehmet Emin İşbilir

https://doi.org/10.30910/turkjans.1005927

Abstract

Growth regulators such as IBA are generally used to promote root formation of black mulberry cuttings. However, today, studies on the research of alternative materials and methods to synthetic chemicals in the plant production process within the scope of good agricultural practices are gaining momentum. The common alternative application is rhizobacteria (PGPR), which is increasingly used today. In this study, the effects of two different bacterial isolates (Bacillus cereus (ZE-7) and Pseudomonas putida (ZE-12)) that can be alternatives to growth regulators on the rooting of black mulberry wood cuttings were investigated. For this purpose, two bacterial isolates were applied alone or together with 6000 ppm auxin (Indole-3-butyric acid-IBA) to wood cuttings taken at the end of December from the black mulberry growing glasshose of Tokat Gaziosmanpaşa University Research and Application Center. After the cuttings were kept in IBA solution for 10 seconds and then in bacterial suspensions for 30 minutes, they were planted on perlite rooting medium with underfloor heating system. The parameters of root number (piece/stem), root length (cm), root diameter (mm), decay rate, rooting rate (%) and callus rate (%) were investigated in cuttings that remained in rooting medium for 90 days. The highest rooting rate was obtained from 6000 ppm IBA + 0.3 Abs bacteria application and 6000 ppm IBA + 1.2 Abs bacteria application (71.11 %). The rooting rate increased by 28% with the combination of bacteria compared to the control. Bacteria applications generally had positive effects on root number, decay rate, rooting rate and callus rate, but did not have a positive effect on root length and root diameter parameters. As a result, 6000 ppm is applied as standard IBA concentration in black mulberry cuttings, but this is not enough. With the results obtained, it is seen that 28% increase can be achieved compared to the standard application by applying bacteria at 0.3 Abs concentration in addition to this concentration. In addition, thanks to the advantages of bacterial application such as being sustainable, easy to prepare and applicable, it is recommended for rooting studies planned in the future.

Kök Bakterisi ve Oksin Uygulamalarının Karadut (Morus nigra L.) Odun Çeliklerinin Kök Gelişimi Üzerine Etkileri

Abstract

Karadut çeliklerinin kök oluşumunu teşvik etmek amacıyla genellikle IBA gibi büyüme düzenleyiciler kullanılmaktadır. Ancak, günümüzde sürdürülebilir tarım uygulamaları kapsamında, bitkisel üretim sürecinde sentetik kimyasallara alternatif yeni materyallerin ve yöntemlerin araştırma çalışmaları giderek hız kazanmaktadır. Bu tür alternatif uygulamaların başında ise, günümüzde kullanımı gittikçe yaygınlaşan rizobakteriler (PGPR) yer almaktadır. Bu çalışmada da büyüme düzenleyicilerine alternatif olabilecek iki farklı bakteri izolatının (Bacillus cereus (ZE-7) ve Pseudomonas putida (ZE-12) karadut odun çeliklerinin köklenmesi üzerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, aralık ayı sonunda Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Araştırma ve Uygulama Merkezine ait karadut yetiştiriciliği yapılan seradan temin edilen odun çeliklerine bakteri izolatları tek başına ve 6000 ppm oksin (Indole-3-butyric acid-IBA) ile birlikte uygulanmıştır. Çelikler 10 saniye IBA çözeltisinde ardından 30 dakika bakteri süspansiyonlarında bekletildikten sonra sisleme ve alttan ısıtma sistemi olan köklendirme masasına, tamamı perlit olan ortama dikilmiştir. 90 gün köklenme ortamında kalan çeliklerde kök sayısı (adet/çelik), kök uzunluğu (cm), kök çapı (mm), çürüme oranı, köklenme oranı (%) ve kallüslenme oranı (%) parametreleri incelenmiştir. En yüksek köklenme oranı, 6000 ppm IBA + 0.3 Abs bakteri uygulaması ve 6000 ppm IBA + 1.2 Abs bakteri uygulamasından (%71.11) elde edilmiştir. Kontrole kıyasla köklenme oranı bakterinin kombinesi ile %28 oranında artmıştır. Bakteri uygulamaları genel olarak, kök sayısı, çürüme oranı, köklenme oranı ve kallüslenme oranına olumlu etkilerde bulunurken, kök uzunluğu ve kök çapı parametrelerinde ise artı bir etkisi olmamıştır. Sonuç olarak karadut çeliklerinde standart IBA konsantrasyonu olarak 6000 ppm uygulanmakta ancak bu yeterli gelmemektedir. Elde edilen sonuçlarla bu konsantrasyona ek olarak 0.3 Abs konsantrasyonunda bakteri uygulaması yapılarak standart uygulamaya kıyasla %28 artış sağlanabileceği sonuçlarda yer almaktadır. Ayrıca bakteri uygulamasının sürdürülebilir, kolay hazırlanabilir ve uygulanabilir olması gibi avantajları sayesinde ileride yapılması planlanan köklendirme çalışmalarında önerilmektedir.

Keywords

Bacillus cereus, Pseudomonas putida, IBA, çelik, köklendirme, cutting, rooting.

References

• Arıkan, S., Ipek, M. ve Pirlak, L. 2013 Effects of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) on Yield and Fruit Quality of Quince. 2013 International Conference on Agriculture and BiotechnologyIPCBEE 60. IACSIT Press, Singapore.
• Aslantas, R., Cakmakci, R. ve Sahin, F. 2007. Effect of Plant Growth Promoting Rhizobacteria on Young Apples Trees Growth and Fruit Yield Under Orchard Conditions. Scientia Horticulture 4: 371-377.
• Beyeler, M., Keel, C., Michaux, P. ve Haas, D. 1999 Enhanced production ofindole-3-acetic acid by a genetically modified strain ofPseudomonasfluorescens CHAO affects root growth of cucumber, but does not improve protection of the plant against Pythium rootrot. FEMSMicrobiologyEcology28, 225–233.
• Bloemberg, G.V. ve Lugtenberg, B.J.J. 2001. Molecular basis of plant growthpromotion and biocontrol by rhizobacteria. CurrentOpinioninPlantBiology4, 343–350.
• Campagnolo, M.A. ve Pio, R. 2012. Rooting of stems and root cutting of blackberry cultivars collected in different times, cold storage and treatment with IBA. Ciência Rural 42: 232-237.
• Chen, J. 2006. The Combined of Chemical and Organic Fertilizers and/or Biofertilizer for Crop Growth and Salt Fertility. International Workshop on Sustained Management of the Soil-Rhizosphere System for Efficient Crop Production and Fertilizer Use. (Bangkok) 10900: 16-20.
• Cooper, W.C. 1936 Transport of Root– Forming Hormone in Woodycuttings. Plant Physiology 11: 779-793.
• De Silva, A., Petterson, K., Rothrock, C. ve Moore, J. 2000. Growthpromotion of highbush blueberry by fungal and bacterial inoculants. HortScience 35, 1228–1230.
• Debner, A.R., Hatterman-Valenti, H. ve Takeda, F. 2019. Blackberry propagation limitations when using floricane cuttings. HortTechnology 29: 276-282.
• Edizer, A.S. 2011. Jumbo böğürtlen (Rubus fructicosus L.) çeşidinde vejetatif çoğaltma potansiyelinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat.
• Ercisli, S. ve Orhan, E. 2007. Chemical composition of white (Morus alba), red (Morus rubra) and black (Morus nigra) mulberry fruits. Food Chem.103(4):1380–4.
• Ercişli, S., Eşitken, A. ve Şahin, F. 2004. Exogenous IBA and inoculation with Agrobacterium rubistimulate adventitious root formation on hardwood stem cuttings of two rose genotypes. HortScience, 39: 533-534.
• Esitken, A., Karlidag, H., Ercisli, S., Turan, M. ve Sahin, F. 2003. The effect of spraying a growth promoting bacterium on the yield, growth and nutrient element composition of leaves of apricot (Prunus armeniaca L. cv. Hacihaliloglu). Australian Journal of Agricultural Research, 54(4), 377-380.
• Eşitken, A., Ercişli, S., Şevik, İ. ve Şahin, F. 2003. Effect of Indole 3 Butric Asit and different strains of Agrobacterium rubion adventitive root formation from softwood and semi-hardwood wild sour cherry cuttings. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27: 37-42.
• Gerasopoulos, D. ve Stavroulakis, G. 1997. Quality characteristics of four mulberry (Morus sp) cultivars in the area of Chania, Greece. J Sci Food Agric;73(2):261-4.
• Güneş, M. ve Çekiç, Ç. 2003. Bazı dut çeşitlerine ait çöğürlerde yıllık gelişimlerin belirlenmesi. Ulusal kivi ve üzümsü meyveler sempozyumu (23-25 Ekim 2003, Ordu), s: pp. 433-436.
• Güneş, N. 2015. Organik bağcılıkta siyah üzüm çeşidi fidanlarına farklı dozlarda uygulanan Trichoderma harzianum ve Bacillus subtilis' in tutma ve gelişme üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ.
• Hartmann, H.T., Kester, D. ve Davies, F.T. 1990. Plant Propagation.-Principles and Practices. Prentice Hall Inc., USA. Fifth edition.
• Kamiloglu, S., Serali, O., Unal, N. ve Capanoglu, E. 2013. Antioxidant activity and polyphenol composition of black mulberry (Morus nigra L.) products. Journal of Berry Research, 3(1), 41-51.
• Kınık, E. ve Çelikel, F.G. 2017. Bakteri ve oksin uygulamalarının kuşburnu bitkisinin çelikle çoğaltılması üzerine etkileri. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology, 13, 1714-1719.
• Lim, S. H. ve Choi, C. I. 2019. Pharmacological properties of Morus nigra L. (black mulberry) as a promising nutraceutical resource. Nutrients, 11(2), 437.
• McGuire, J.J. ve Sorensen, D.C. 1966. Effect of terminal applications of IBA on rooting of woody ornamental plants. Proceedings of the International Plant Propagator's Society 16: 257-260.
• Oki, T., Kobayashi, M., Nakamura, T., Okuyama, A., Masuda, M. ve Shiratsuchi, H. 2006. Changes in radical-scavenging activity and components of mulberry fruit during maturation. J Food Sci;71(1):C18–C22.
• Orhan, E., Ercişli, A. ve Şahin, F. 2006. Lateral root induction by bacteria, radicla cut off and IBA treatments of almond cvs. ‘Texas’ and ‘Nonpareil’ seedling. Scientific Works of the Lithuanian Institute of Horticulture and Lithuanian Unıversity of Agriculture. SodininkysteIr Darzininkyste, 25(2): 71-16.
• Öz, S., Çekiç, Ç. ve Yıldız, K. 2021. Farklı IBA uygulama şekillerinin karadut odun çeliklerinin köklenmesi üzerine etkileri. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 11 (1), 64-72.
• Özgen, M., Serçe, S. ve Kaya C. 2009. Phytochemical and antioxidant properties of anthocyanin-rich Morus nigra and Morus rubra fruits. Sci Hortic;119(3):275–9.
• Pan, B., Bai, Y.M., Leibovitch, S. ve Smith, D.L. 1999. Plant-growth-promoting rhizobacteria and kinetin as ways to promote corngrowth and yield in a short-growing-season area. EuropeanJournalofAgronomy11, 179–186.
• Lo Bianco, R. ve Mirabella, F.2018. Use of leaf and fruit morphometric analysis to identify and classify white mulberry (Morus alba L.) genotypes, Agriculture, vol. 8, no. 10, p. 157, 13;3(1):41-51.
• Rodriguez, H. Ve Fraga, R. 1999. Phosphate solubilizing bacteria and theirrole in plant growth promotion. BiotechnologyAdvances17, 319–339.
• Sabir, A., Yazici, M.A., Kara, Z. ve Sahin, F. 2012. Growth and Mineral Acquisition Response of Grapevine Rootstocks (Vitis spp.) to Inoculation with Different Strains of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR). Journal of Science Food and Agriculture 92(10): 2148-215 Sánchez, E.M., Calín-Sánchez, Á., Carbonell-Barrachina, Á.A., Melgarejo, P., Hernández, F. ve Martínez-Nicolás, J.J. 2014. Physicochemical characterisation of eight S panish mulberry clones: processing and fresh market aptitudes. Intern J Food Sci & Techn.;49(2):477–83.
• Saraçoğlu, O., Oğuz, H.İ., Yıldız, K. ve Çekiç, Ç. 2016. Gf 677 ve Rootpac R anaçlarına ait odun çeliklerinin köklenmesi üzerine farklı IBA dozlarının etkisi. Bahçe 45: 623-656.
• Sturz, A.V. ve Nowak, J. 2000. Endophytic communities of rhizobacteriaand the strategies required to create yield enhancing associationswith crops. AppliedSoilEcology15, 183–190.
• Sudhakar, P., Chattopadhyay, G.N., Gangwar, S.K. ve Ghosh, J.K. 2000. Effectof foliar application of Azotobacter, Azospirillum and Beijerinckiaon leaf yield and quality of mulberry (Morusalba). JournalofAgriculturalScience134, 227–234.
• Yıldız, Çetinkaya, R. ve Aysan, Y. 2014. Domates bakteriyel solgunluk hastalığının bitki büyüme düzenleyici kök bakterileri ile biyolojik mücadelesi. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 5(1), 9-22.
• Zenginbal, H., Özcan, M. ve Haznedar, A. 2006. Kivi (Actinidia Deliciosa, A. Chev.) odun çeliklerinin köklenmesi üzerine IBA uygulamalarının etkisi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi 21: 40-43.
• Zhou, T. ve Paulitz, C. 1993. In-vitroand In-vivoeffects of Pseudomonas spp. on Pythium aphanidermatum: Zoospores Behavior in Exudates and on the Rhizoplane of Bacteria Treated Cucumber Roots. Phytopathology 84(8): 872-876