The Effect of Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) Applications on Rooting and Seedling Quality of Cuttings Kalanchoe (Kalanchoe blossfeldiana)

Abstract

Kalanchoe (Kalanchoe blossfeldiana), a perennial succulent plant belonging to the Crassulaceae family, is one of the most widely grown potted plants in Europe. Kalanchoe reproduced with green cuttings in spring is a sensitive species to diseases and pests, and plant losses occur during vegetative propagation. Various chemicals and hormones are applied in order to accelerate root formation and to ensure a quality root development in species produced with cuttings. However, in recent years, the importance of research on the use of microorganisms, which are important tools for sustainable agriculture, has increased. The most important beneficial microorganisms used in plant production are bacteria. In this study, two different bacterial solutions were prepared by activating rhizobacteria belonging to the Bacillus species, which were previously described and the presence of IAA (indole acetic acid) gene was detected by PCR analysis, and 1000 ppm IBA (indole butyric acid) was applied to Kalanchoe green cuttings by immersion. As a result of the results obtained, it has been determined that rhizobacteria applications have positive effects on rooting and seedling quality of Kalanchoe green cuttings. Rooting rate, root length, seedling height, seedling leaf number and seedling fresh weight showed a statistically significant increase compared to the control group. While the rooting rate of green cuttings increased by 30% compared to the control, the seedling height and number of leaves increased 2 times, and the seedling fresh weight increased approximately 4 times compared to the control. As a result of the findings, it was determined that bacterial groups belonging to Bacillus species had significant positive effects on rooting and seedling quality in ornamental plants.

Keywords

• Ornamental plant
• Kalanchoe
• PGPR

Bitki Gelişimini Teşvik Eden Rizobakteri (PGPR) Uygulamalarının Kalanşo (Kalanchoe blossfeldiana) Çeliklerinde Köklenme ve Fide Kalitesine Etkisi

Öz

Crassulaceae familyasına ait çok yıllık sukulent bir bitki olan kalanşo (Kalanchoe blossfeldiana) Avrupa'da en çok yetiştirilen saksılı bitkilerdendir. İlkbaharda yeşil çelikler ile çoğaltılan kalonşo hastalık ve zararlılara hassas bir tür olup, vejetatif çoğaltma esnasında bitki kayıpları oluşmaktadır. Çelikle üretilen türlerde kök oluşumunu hızlandırmak ve kaliteli bir kök gelişimi sağlamak için çeşitli kimyasallar ve hormon uygulamaları yapılmaktadır. Ancak son yıllarda sürdürülebilir tarım için önemli araçlar olan mikroorganizmaların kullanımlarına yönelik araştırmalar önem kazanmıştır. Bitkisel üretimde kullanılan en önemli yararlı mikroorganizmalar ise bakterilerdir. Yapılan bu çalışmada, daha önce tanımlanan ve IAA (indol asetik asit) gen varlığı PCR analizleri ile tespit edilen Bacillus spp. türüne ait rizobakteriler aktifleştirilerek iki farklı bakteri solüsyonu hazırlanmış ve 1000 ppm IBA (indol bütirik asit) ile birlikte kalanşo yeşil çeliklerine daldırma ile uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar neticesinde rizobakteri uygulamalarının kalanşo yeşil çeliklerinde köklenme ve fide kalitesi üzerine olumlu etkileri olduğu tespit edilmiştir. Köklenme oranı, kök boyu, fide boyu, fide yaprak sayısı ve fide yaş ağırlığı kontrol grubuna kıyasla, istatistiksel olarak önemli seviyede artış göstermiştir. Yeşil çelik köklenme oranı kontrole göre %30 artış sağlarken, fide boyu ve yaprak sayısında 2 kat, fide yaş ağırlığında ise kontrole kıyasla yaklaşık 4 kat artış sağlanmıştır. Elde edilen bulgular neticesinde, Bacillus spp. türlerine ait bakteriyel grupların süs bitkilerinde köklenme ve fide kalitesi üzerinde önemli pozitif etkilerinin olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Süs bitkisi
• Kalanşo
• PGPR

References

1. Antoun, H., Prévost, D. (2006). Ecology of plant growth promoting rhizobacteria. PGPR: Biocontrol and biofertilization, 1-38.
2. Arab, A., Zamani, G. R., Sayyariand, M. H., Asili, J. (2015). Effects of chemical and biological fertilizers on morpho-physiological traits of marigold (Calendula officinalis L.). European Journal of Medicinal Plants, 8(1), 60-68.
3. Bloemberg, G. V., Lugtenberg, B. J. (2001). Molecular basis of plant growth promotion and biocontrol by rhizobacteria. Current opinion in plant biology, 4(4), 343-350.
4. Christensen, B., Sriskandarajah, S., Serek, M., Müller, R. (2008). Transformation of Kalanchoe blossfeldiana with rol-genes is useful in molecular breeding towards compact growth. Plant Cell Reports, 27, 1485-1495.
5. Cui, J., Kuligowska Mackenzie, K., Eeckhaut, T., Müller, R., Lütken, H. (2019). Protoplast isolation and culture from Kalanchoe species: optimization of plant growth regulator concentration for efficient callus production. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 138, 287-297.
6. Currey, C. J., Erwin, J. E. (2011). Photoperiodic flower induction of several Kalanchoe species and ornamental characteristics of the flowering species. HortScience, 46(1), 35-39.
7. Damodaran, T., Rai, R. B., Jha, S. K., Kannan, R., Pandey, B. K., Sah, V., Sharma, D. K. (2014). Rhizosphere and endophytic bacteria for induction of salt tolerance in gladiolus grown in sodic soils. Journal of plant interactions, 9(1), 577-584.
8. Descoings, B. (2006). Le genre Kalanchoe, structure et définition. Journal de Botanique de la Société Botanique de France, 33, 3-28.

9. Parlakova Karagöz F. (2018). Bitki büyümeyi teşvik edici rizobakteri izolatları ile kimyasal gübre kombinasyonlarının Atatürk çiçeği (Euphorbia pulcherrima L.)'nde bitki gelişim parametrelerine etkisi (Doktora tezi).
10. Eşitken, A., Ercişli, S., Şevik, İ., Şahin, F. (2003). Effect of indole-3-butyric acid and different strains of Agrobacterium rubi on adventive root formation from softwood and semi-hardwood wild sour cherry cuttings. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27(1), 37-42.
11. García-Sogo, B., Pineda, B., Castelblanque, L., Antón, T., Medina, M., Roque, E., Cañas, L. A. (2010). Efficient transformation of Kalanchoe blossfeldiana and production of male-sterile plants by engineered anther ablation. Plant cell reports, 29, 61-77.
12. Girgin, E. (2019). Rizobakterilerin ve kimyasal gübrenin Cyclamen persicum bitkisinin gelişimi üzerine etkileri (Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
13. Glick, B. R. (1995). The enhancement of plant growth by free-living bacteria. Canadian journal of microbiology, 41(2), 109-117.
14. Göre, M. E., Altin, N. (2006). Growth promoting of some ornamental plants by root treatment with specific fluorescent pseudomonads. J. Biol. Sci, 6(3), 610-615.
15. Higa, T., Parr, J. F. (1994). Beneficial and effective microorganisms for a sustainable agriculture and environment (Vol. 1). Atami: International Nature Farming Research Center.
16. Hoda, E. E., Mona, S. (2014). Effect of bio and chemical fertilizers on growth and flowering of Petunia hybrida plants. American journal of plant physiology, 9(2), 68-77.
17. Jayamma, N., Naik, N. M., Jagadeesh, K. S. (2014). Influence of biofertilizer application on growth, yield and quality parameters of jasmine (Jasminum auriculatum). In Proceeding of International Conference on Food, Biological and Medical Sciences (FBMS-2014) (pp. 28-30).
18. Kınık, E. (2014). Bazı Odunsu Süs Bitkilerinin Çelikle Çoğaltılmaları Üzerine Oksin, Mikoriza ve Bakteri Uygulamalarının Etkileri. Ondokuz Mayıs Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 87.
19. Kınık, E. D., Çelikel, F. G. (2017). Bakteri ve oksin uygulamalarının kuşburnu bitkisinin çelikle çoğaltılması üzerine etkileri.
20. Kır, Ö. (2010). Ekonomik öneme sahip bazı süs çalılarının köklendirilmesi üzerine hormonların ve bakterilerin etkileri. Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
21. Kızmaz, M. (1996). Bazı yapraklı ağaç türlerinin vejetatif yolla üretilmesi üzerine araştırmalar. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü.
22. Larraburu, E. E., Carletti, S. M., Rodríguez Cáceres, E. A., Llorente, B. E. (2007). Micropropagation of photinia employing rhizobacteria to promote root development. Plant Cell Reports, 26, 711-717.
23. Mackenzie, K. K., Lütken, H., Coelho, L. L., Kaaber, M. D., Hegelund, J. N., Müller, R. (2018). Kalanchoe. Ornamental Crops, 453-479.
24. Mishra, R. K., Om, P., Mansoor, A., Anupam, D. (2010). Influence of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on the productivity of Pelargonium graveolens L. Herit. Recent research in science and technology, 2(5), 53-57.
25. Padmadevi, K., Jawaharlal, M., Vijayakumar, M. (2004). Effect of biofertilizers on floral characters and vase life of anthurium (Anthurium andreanum Lind.) cv. Temptation. South Indian Horticulture, 52(1/6), 228.
26. Parlakova, F. (2014). Azot fiksesi ve fosfat çözücü bakterilerin lale çeşitlerinin bitkisel gelişimi, soğan sayısı, kalitesi ve mineral madde içeriğine etkisi (Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü).
27. Ruzzi, M., Aroca, R. (2015). Plant growth-promoting rhizobacteria act as biostimulants in horticulture. Scientia Horticulturae, 196, 124-134.
28. Sezen, I., Kaymak, H. Ç., Aytatlı, B., Dönmez, M. F., Ercişli, S. (2014). Inoculations with plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) stimulate adventitious root formation on semi-hardwood stem cuttings of Ficus benjamina L.. Propagation of Ornamental Plants, 14(4), 152-157.
29. Sezen, İ., Külekçi, E. A. (2020). Süs Bitkilerinin Gelişim Parametreleri Üzerine Bitki Gelişimini Teşvik Eden Bakterilerin Etkisi. Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 34(Özel Sayı), 9-20.
30. Siddiqui, M. I., Hussain, S. A. (2007). Effect of indole butyric acid and types of cuttings on root initiation of Ficus hawaii. Sarhad Journal of Agriculture, 23(4), 919.
31. Ünlü, E., Şekerci, A. D., Yılmaz, S., Yetişir, H. (2023). Fıeld trıal of PGPR, Bacillus megaterium E-U2-1, on some vegetable specıes. Journal of Applied Biological Sciences, 17(1), 125-137.
32. Yılmaz, S. (2010). Molecular characterization of Bacillus thuringiensis strains isolated from various habitats and their use against some harmful insects. Erciyes University Research Information System: Erciyes University.
33. Yuen, G. Y., Schroth, M. N. (1986). Interactions of Pseudomonas fluorescens strain E 6 with ornamental plants and its effect on the composition of root-colonizing microflora. Phytopathology, 76(2), 176-180.