Investigation of Fusarium spp. on Humulus lupulus L. (HOPs) and in the Soils in which it is Grown at Pazaryeri/Bilecik Region in Turkey

Abstract

Investigation of Fusarium spp. on Humulus lupulus L. (HOPs) and in the Soils in which it is Grown at Pazaryeri/Bilecik Region in Turkey Seda ÖZTAŞ TARI1, Rasime DEMİREL2* ORCID: 0009-0009-4879-1546; 0000-0001-6702-489X 1 Eskisehir Technical University, Institute of Science and Technology, Department of Biology, Eskisehir, Turkey 2 Eskisehir Technical University, Institute of Science and Technology, Department of Biology, Eskisehir, Turkey *Correnponding author: [e-mail] Abstract Purpose: This study aimed to investigate the occurrence, diversity, distribution, and seasonal dynamics of Fusarium species associated with hop (Humulus lupulus L.) plants and hop-cultivated soils in Pazaryeri (Bilecik, Türkiye), the only commercial hop-growing region in the country. Morphological and multilocus molecular identification methods were employed to characterize the isolates and evaluate biodiversity patterns in relation to environmental conditions. Materials and Methods: Soil and hop samples were collected from production fields in Pazaryeri during September 2022 and August 2023. Fusarium isolates were recovered using selective media (SNA and SFA supplemented with Rose Bengal). Species identification was performed based on morphological characteristics and multilocus sequence analyses of the ITS and TEF1 gene regions. Phylogenetic analyses were conducted using MEGA 11.0, while community structure and diversity were assessed using Bray–Curtis similarity, Shannon diversity, and Simpson diversity indices. Results: A total of 98 Fusarium isolates were obtained, including 71 from soil samples and 27 from hop plant tissues. Morphological and molecular analyses identified eight species: Fusarium oxysporum, F. venenatum, F. solani, F. acuminatum, F. equiseti, F. camptoceras, F. coeruleum, and F. redolens. F. oxysporum was the most prevalent species (25.51%), followed by F. venenatum (17.35%) and F. solani (15.31%). Biodiversity analyses revealed high species diversity within the study area and demonstrated that seasonal variation significantly influenced species dominance and distribution patterns. Furthermore, F. venenatum and F. camptoceras were recorded for the first time in Türkiye. Conclusion: This study provides the first comprehensive assessment of Fusarium communities associated with hop cultivation in Türkiye. The findings indicate that hop-cultivated soils serve as important reservoirs for diverse Fusarium species, which can subsequently colonize plant tissues during growth. Environmental factors, particularly seasonal conditions and wind patterns, influence the distribution and dispersal of these fungi. The detection of two previously unreported species highlights the ecological significance of the region and contributes valuable information to the Turkish mycobiota. These results provide a foundation for future disease management and monitoring programs in hop production systems. Keywords: Humulus lupulus, Fusarium sp., Pazaryeri, biodiversity

Keywords

• Humulus lupulus
• Fusarium sp.
• Pazaryeri
• biodiversity

Supporting Institution

There is no other supporting institution.

Project Number

ESTÜ-BAP-23LÖT208, TUBİTAK-20AG029

Ethical Statement

This study does not require ethical approval

Thanks

This study was supported by Eskişehir Technical University Scientific Research Projects under project number 23LÖT208. We would also like to thank TUBITAK project number 20AG029 for providing a scholarship to Seda OZTAS TARI within the scope of her mission

Bilecik Pazaryeri Bölgesindeki Humulus lupulus (şerbetçiotu) ve Yetiştirildiği Topraklardaki Fusarium Cinsi Üyelerinin İncelenmesi

Abstract

Bilecik Pazaryeri Bölgesindeki Humulus lupulus (şerbetçiotu) ve Yetiştirildiği Topraklardaki Fusarium Cinsi Üyelerinin İncelenmesi Özet Amaç: Bu çalışmanın amacı, Türkiye'nin tek ticari şerbetçiotu yetiştirme bölgesi olan Pazaryeri (Bilecik)'nde, şerbetçiotu (Humulus lupulus L.) bitkileri ve yetiştirme topraklarında bulunan Fusarium türlerinin çeşitliliğini, yaygınlığını, dağılımını ve mevsimsel değişimlerini belirlemektir. Ayrıca, elde edilen izolatların morfolojik ve moleküler yöntemlerle karakterizasyonu yapılarak çevresel faktörlerle ilişkili biyoçeşitlilik desenleri değerlendirilmiştir. Yöntem: Toprak ve şerbetçiotu örnekleri Eylül 2022 ve Ağustos 2023 dönemlerinde Pazaryeri'ndeki üretim alanlarından toplanmıştır. Fusarium izolatları seçici besiyerleri (SNA ve SFA + Rose Bengal) kullanılarak elde edilmiştir. Tür teşhisleri morfolojik özellikler ile ITS ve TEF1 gen bölgelerine ait çoklu lokus dizileme analizlerine dayanılarak gerçekleştirilmiştir. Filogenetik analizler MEGA 11.0 programı kullanılarak yapılmış, topluluk yapısı ve tür çeşitliliği Bray-Curtis benzerlik indeksi ile Shannon ve Simpson çeşitlilik indeksleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Bulgular: Çalışmada toplam 98 Fusarium izolatı elde edilmiş olup bunların 71'i toprak, 27'si ise bitki örneklerinden izole edilmiştir. Morfolojik ve moleküler analizler sonucunda izolatların sekiz türe ait olduğu belirlenmiştir: Fusarium oxysporum, F. venenatum, F. solani, F. acuminatum, F. equiseti, F. camptoceras, F. coeruleum ve F. redolens. En yaygın tür F. oxysporum (%25,51) olup bunu F. venenatum (%17,35) ve F. solani (%15,31) izlemiştir. Biyoçeşitlilik analizleri çalışma alanında yüksek tür çeşitliliği bulunduğunu ve mevsimsel değişimlerin tür baskınlığı ile dağılımını etkilediğini göstermiştir. Ayrıca F. venenatum ve F. camptoceras türleri Türkiye'de ilk kez kaydedilmiştir. Sonuç: Bulgular, şerbetçiotu yetiştirilen toprakların çeşitli Fusarium türleri için önemli bir rezervuar olduğunu ve bu türlerin bitki gelişimi sırasında bitki dokularına geçebildiğini göstermektedir. Mevsimsel koşullar ve rüzgâr gibi çevresel faktörler türlerin yayılımında etkili olmuştur. Türkiye için ilk kez bildirilen türlerin tespiti, bölgenin mikrobiyal çeşitliliğinin önemini ortaya koymakta ve gelecekteki hastalık yönetimi ile izleme çalışmalarına temel oluşturmaktadır. Anahtar kelimeler: Humulus lupulus, Fusarium sp., Pazaryeri, biyoçeşitlilik

Keywords

• Humulus lupulus
• Fusarium sp.
• Pazaryeri
• biyoçeşitlilik

Supporting Institution

Destekleyen farklı bir enstitü bulunmamaktadır

Project Number

ESTÜ-BAP-23LÖT208, TUBİTAK-20AG029

Ethical Statement

Bu çalışma etik kurul onayı gerektirmez.

Thanks

Bu çalışma, Eskişehir Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından 23LÖT208 proje numarası kapsamında desteklenmiştir. Ayrıca, Seda Öztaş Tari'ye görevi kapsamında burs sağlayan TÜBİTAK 20AG029 proje numarasına da teşekkür ederiz.

References

1. [1] Şahin, G., & Erbilen, S. Ü. (2012). Türkiye’de yetiştirilen keyf bitkiler içerisinde özel bir tür: Şerbetçiotu (Humulus lupulus L.). Zeitschrift für die Welt der Türken, 4(3).
2. [2] Waksman, S. A. (1922). A method for counting the number of fungi in the soil. Journal of Bacteriology, 7(3), 339–341. https://doi.org/0.1128/jb.7.3.339-341.1922
3. [3] Leslie, J. F., & Summerell, B. A. (2006). Fusarium laboratory workshop—A recent history. Mycotoxin Research, 22(2), 73–74. https://doi.org/10.1007/BF02956766
4. [4] Hussein, H. S., & Brasel, J. M. (2001). Toxicity, metabolism, and impact of mycotoxins on humans and animals. Toxicology, 167(2), 101–134. https://doi.org/10.1016/s0300-483x(01)00471-1
5. [5] Başkaya, Z. (2011). Bilecik ilinde şerbetçiotu üretiminin coğrafi esasları. Doğu Coğrafya Dergisi, 16, 209–230.
6. [6] Lee, R. J., & Cole, S. R. (1994). Internal quality control samples for water bacteriology. Journal of Applied Microbiology, 76(3), 270–274. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.1994.tb01627.x
7. [7] Samson, R. A., Houbraken, J., Thrane, U., Frisvad, J. C., & Andersen, B. (2019). Food and indoor fungi (2nd ed.). Westerdijk Fungal Biodiversity Institute. [8] Hasanekoğlu, İ. (1991). Toprak mikrofungusları (Cilt I–VII). Atatürk Üniversitesi Yayınları.
8. [9] Visagie, C. M., Houbraken, J., Frisvad, J. C., Hong, S. B., Klaassen, C. H. W., Perrone, G., ... & Samson, R. A. (2014). Identification and nomenclature of the genus Penicillium. Studies in Mycology, 78(1), 343–371. https://doi.org/10.1016/j.simyco.2014.09.001

9. [10] Tamura, K., Stecher, G., & Kumar, S. (2021). MEGA11: Molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution, 38(7), 3022–3027. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120
10. [11] Bray, J. R., & Curtis, J. T. (1957). An ordination of the upland forest communities of southern Wisconsin. Ecological Monographs, 27(4), 326–349. http://dx.doi.org/10.2307/1942268
11. [12] Simpson, E. H. (1949). Measurement of diversity. Nature, 163, 688. http://dx.doi.org/10.1038/163688a0
12. [13] Shannon, C. E., & Weaver, W. (1949). The mathematical theory of communication. Urbana, IL: University of Illinois Press.
13. [14] Margalef, R. (1972). Homage to Evelyn Hutchinson or why is there an upper limit to diversity. Transactions of the Illinois State Academy of Science, 44, 221–235. https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2011.01736.x
14. [15] Rossini, F., Virga, G., Loreti, P., Iacuzzi, N., Ruggeri, R., & Provenzano, M. E. (2021). Hop (Humulus lupulus L.) as a novel multipurpose crop for the Mediterranean region of Europe: Challenges and opportunities of their cultivation. Agriculture, 11(6), 484. https://doi.org/10.3390/agriculture11060484
15. [16] Avan, M. (2021). Türkiye'de ve Dünya'da görülen önemli tıbbi ve aromatik bitkiler, özellikleri ve hastalıkları üzerine araştırmalar. Uluslararası Doğu Anadolu Fen Mühendislik ve Tasarım Dergisi, 3(1), 129–156. https://doi.org/10.47898/ijeased.864877
16. [17] Porteous-Álvarez, A. J., Fernández-Marcos, A., Ramírez-Lozano, D., Mayo-Prieto, S., Cardoza, R. E., Gutiérrez, S., & Casquero, P. A. (2023). Native Trichoderma isolates from soil and rootstock to Fusarium spp. control and growth promotion of Humulus lupulus L. plantlets. Agriculture, 13(3), 720. https://doi.org/10.3390/agriculture13030720
17. [18] Sesli, E., Asan, A., & Selçuk, F. (Eds.). (2020). Türkiye mantarları listesi (The checklist of fungi of Turkey). İstanbul: Ali Nihat Gökyiğit Vakfı Yayını.
18. [19] Asan, A., Karabıyık, H., & Giray, G. (2022). Türkiye Mantarları Listesi'ne ilaveler-1. Bahçe Bitkileri Dergisi, 9, 65–89. https://doi.org/10.35163/bagbahce.1130135
19. [20] Asan, A., Karabıyık, H., & Giray, G. (2024). Türkiye mantarları listesi'ne eklentiler-2. Bağbahçe Bilim Dergisi, 11(1), 25–43. https://doi.org/10.35163/bagbahce.1375946
20. [21] Hami, A., Rasool, R. S., Khan, N. A., Mansoor, S., Mir, M. A., Ahmed, N., & Masoodi, K. Z. (2021). Morpho-molecular identification and first report of Fusarium equiseti in causing chilli wilt from Kashmir (Northern Himalayas). Scientific Reports, 11(1), 3610. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82854-5
21. [22] Sárkány, D., Bata-Vidács, I., Dobolyi, C., Dlauchy, D., Szabó, G., & Kukolya, J. (2024). Effect of lactic acid bacteria inoculation on the aflatoxin B1 contamination and the diversity of yeast communities in Aspergillus flavus-contaminated experimental corn silage. Acta Alimentaria, 53(3), 487–505. https://doi.org/10.1556/066.2024.00157
22. [23] URL1-https://www.meteoblue.com/tr/hava/hafta/bilecik_t%C3%BCrkiye_750598 Access date: 18.06.2026