Determination of Bactericidal Effects of Some Pesticides on Useful and Pathogenic Bacteria

Öz

The damage of chemicals that are used for plant protection and plant nutrition products used in agriculture to human health and the environment is understood better day by day. However, a significant part of this damage occurs on the beneficial microbial fauna on the plant and in the soil described as a living system. After application, many pesticides eventually fall into the soil and kill many beneficial and harmful microorganisms or decrease their population. In this study; bactericidal effects of a total of 39 different pesticides against 7 different non-pathogenic bacterial isolates, 7 non-pathogenic different bacterial isolates (Brevibacillus brevis CP-1, Bacillus megaterium TV-6D, Bacillus subtilis TV-6F, Paenibacillus polymyxa TV-12E, Pseudomonas flourescens TV-11D, Pseudomonas fluorescens FDG-37 and Pantoea agglomerans RK-79) and 2 different pathogenic bacterial isolates (Erwinia amylovora RK-228 and Pseudomonas syringae pv. syringae RK-268) were tested. Bactericidal tests were performed using the Petri Disc Diffusion Method and the recommended doses doses by manufacturer in the label information on each pesticide as the test dose were used. 4 of 15 different insecticides tested (26.66%), 8 of 14 different fungicides (57.14%), 5 of 7 different herbicides (71.42%) had bactericidal effects. No bactericidal effects of the remaining 2 different acaricides and 1 nematocide were observed. Of the 39 pesticides tested in total, 17 (43.58%) had bactericidal effects, and all of the bacteria affected by the pesticides were beneficial and the majority were Gram positive bacteria. Consequently, considering that beneficial bacteria play an important role in agriculture; in order to minimize this negative effect of used chemical pesticides on bacterial diversity, it is absolutely necessary to apply human and environmentally friendly control methods. In addition to all these applications, biopesticides should not be mixed with chemicals unless they are obliged to be used in agricultural areas.

Anahtar Kelimeler

• Antimicrobial
• Bacteriocidal
• Bacterium
• Biological Control
• Pesticide
• PGPR

Bazı Pestisitlerin Faydalı Bakteriler ve Patojen Bakteriler Üzerine Bakterisidal Etkilerinin Belirlenmesi

Öz

Tarımda kullanılan kimyasal bitki koruma ve bitki besleme ürünlerinin insan sağlığına ve çevreye verdikleri zarar her geçen gün daha da iyi anlaşılmaktadır. Ancak, bu zararın önemli bir kısmı bitki üzerindeki ve canlı bir sistem olarak tarif edilen topraktaki faydalı mikrobiyal fauna üzerinde oluşmaktadır. Birçok pestisit nihayetinde uygulamadan sonra toprağa düşerek, buradaki faydalı ve zararlı birçok mikroorganizmanın popülasyonunu azaltmakta veya onları öldürmektedir. Bu çalışmada; toplam 39 farklı pestisitin 7 patojen olmayan farklı bakteri izolatı (Brevibacillus brevis CP-1, Bacillus megaterium TV-6D, Bacillus subtilis TV-6F, Paenibacillus polymyxa TV-12E, Pseudomonas flourescens TV-11D, Pseudomonas fluorescens FDG-37, Pantoea agglomerans RK-79) ve 2 farklı patojen bakteri izolatı (Erwinia amylovora RK-228, Pseudomonas syringae pv. syringae RK-268) olmak üzere toplam 9 bakteri izolatına karşı bakteriyosidal etkileri test edilmiştir. Bakteriyosidal testleri Petride Disk Diffüzyon Yöntemi kullanılarak yapılmış ve test dozu olarak da her bir pestisitin üretici tarafından önerilen dozları kullanılmıştır. Test edilen 15 farklı insektisitin 4’ü (%26.66), 14 farklı fungisitin 8’i (%57.14), 7 farklı herbisitin ise 5’i (%71.42) bakteriyosidal etki göstermiştir. Geri kalan 2 farklı akarisit ve 1 nematositin herhangi bir bakteriyosidal etkisi görülmemiştir. Toplamda test edilen 39 pestisitin 17’si (%43.59) bakteriyosidal etki göstermiş, pestisitlerden etkilenen bakterilerin tamamı faydalı bakteriler ve büyük bir çoğunluğu ise Gram pozitif bakterilerden oluşmuştur. Sonuç olarak, tarım alanlarında faydalı bakterilerin önemli görevler üstlendiği düşünüldüğünde; kullanılan kimyasal pestisitlerin bakteriyel çeşitlilik üzerindeki bu olumsuz etkisinin en az düzeye indirilmesi için mutlaka insan ve çevreye dost kontrol yöntemlerinin uygulanmasına ihtiyaç vardır. Bu yöntemlerden biri olan biyopestisitlerin tarım alanlarında kullanılması sırasında, mecbur kalınmadıkça kimyasal ilaçlar ile karıştırılmamaları büyük önem taşımaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Antimikrobiyal
• Bakteri
• Bakteriyosidal
• Biyolojik Mücadele
• Pestisit
• PGPR

Kaynakça

1. Agrios, G.N. (2005). Plant Pathology. 5th Edition, Elsevier Academic Press, Amsterdam, 26-27398-401.
2. Alper, S. (2010). Türkiye’de Bitkisel Üretimde Girdi Kullanımının Yarattığı Çevresel Sorunlar (s. 145). TÜİK Uzmanlık Tezi, Samsun.
3. Atılgan, A., Coşan, A., Saltuk, B. ve Erkan, M. (2007). Antalya yöresindeki seralarda kimyasal ve organik gübre kullanım düzeyleri ve olası çevre etkileri. Ekoloji, 15-62, 37-47. Büyük, G., Akça, E., Kume, T., ve Nagano, T. (2016). Investigation of nitrate pollution in groundwater used for irrigation in Konya-Karapinar Region, Central Anatolia. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 19-2, 168-173.
4. Cramer, H.H. (1967). Pflanzenschutz und Welterente, Pflanzenschutz Nachrichten Bayer. Aus der Abteilung Beratung Pflanzenschutz der Farbenfabriken, Bayer A.G., Leverkusen Çağlarırmak, N. ve Hepçimen, A.Z. (2010). Metal toprak kirliliğinin gıda zinciri ve insan sağlığına etkisi. Akademik Gıda, 8-2, 31-35. Delen, N. (2016). Fungisitler (s. 552). Geliştirilmiş ve Güncellenmiş 2. Baskı, Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Tic. Ltd. Şti., ISBN: 978-605-320-347-6, Ankara.
5. Delen, N., Durmuşoğlu, E., Güncan, A., Güngör, N., Turgut, C. ve Burçak, A. (2005). Türkiye'de pestisit kullanımı, kalıntı ve duyarlılık azalışı sorunları. Türkiye Ziraat Mühendisligi VI. Teknik Kongresi, 3-7 Ocak 2005, s. 629-648.
6. Demir, O., Kotan, R. ve Yıldırım, Z.N. (2018). An economic improvoment practice on natural rangelands: Plant Growth Promotion Bacteria. Fresenius Environmental Bulletin, 27-9, 6162-6167.
7. Dickinson, C.H. (1973). Interactions of fungicides and leaf saprophytes. Pesticide Science, 4, 563-574.
8. Durmuşoğlu, E., Tiryaki, O. ve Canhilal, R. (2010). Türkiye'de pestisit kullanımı, Kalıntı ve dayanıklılık sorunları (s. 589-607). VII. Türkiye Ziraat Mühendisliği Teknik Kongresi, TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası, Ankara,Bildiriler Kitabı.

9. El Fantroussi, S., Verschuere, L., Verstraete, W. ve Top, E.M. (1999). Effect of phenylurea herbicides on soil microbial communities estimated by analysis of 16S rRNA gene fingerprints and community level physiological profiles. Applied Environmental Microbiology, 65, 982-988.
10. Esringü, A., Kotan, R., Bayram, F., Ekinci, M., Yıldırım, E., Nadaroğlu, H. ve Katırcıoğlu, H. (2016). Sarımsak yetiştiriciliğinde farklı bakteri biyoformülasyonu uygulamalarının bitki gelişim parametreleri, verim ve enzim düzeyleri üzerine etkisi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, TARGİD Özel Sayı, 214-227.
11. Fabra, A., Duffard, R. ve Duffard, A.E. (1997). de Toxicity of 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid to Rhizobium sp in pure culture. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 59, 645-652.
12. Govedarica, M., Miloševiã, N. ve Konstantinoviã, B. (2001). Uticaj dimetenamida i metalahlora na mikrobiološka svojstva zemljišta pod šeãernom repom. V Jugosl. Savetov. O Zašt. Bilja Zlatibor, 12, 3-8.
13. Göktürk, T., Tozlu, E. ve Kotan, R. (2018). Prospects of entomopathogenic bacteria and fungi for biological control of Ricania simulans (Walker 1851) (Hemiptera: Ricaniidae). Pakistan Journal of Zoology, 50-1, 75-82.
14. Güler, S. (2004). Dünya'da ve Türkiye'de gübre tüketiminde yaşanan gelişmeler. In: Karaman, M.R., Brohi, A.R. (eds) Türkiye 3. Ulusal Gübre Kongresi, Tarım-Sanayi Çevre, 11-13 Ekim 2004, Tokat, 47-54.
15. Heinonen-Tanski, H., Siltanen, H., Kilpi, S., Simojoki, P., Rosenberg, C. ve Mäkinen, S. (1985). The effect of the annual use of some pesticides on soil microorganisms, pesticide residues in soil and carrot yields. Pesticide Science, 17-2, 135-142.
16. İmriz, G., Özdemir, F., Topal, İ., Ercan, B., Taş, M.N., Yakışır, E. ve Okur, O. (2014). Bitkisel üretimde bitki gelişimini teşvik eden Rizobakteri (PGPR)'ler ve etki mekanizmaları. Elektronik Mikrobiyoloji Dergisi TR, 12-2, 1-19.
17. Jena, P.K., Adhya, T., Rajaramamohan, K. ve Rao, V. (1987). Influenceofcarbaryl on nitrogenase activity and combinations of butachlor and carbofuran on nitrogen-fixing micro-organisms in paddy soils. Pesticide. Science. 19, 179-184.
18. Karagöz, K., Kotan, R., Dadaşoğlu, F., ve Dadaşoğlu, E. (2016). Identification and characterisation of potential biofertilizer bacterial strains. International Conference on Advances in Natural and Applied Sciences. 020024, 114-118.
19. Karsavuran, Y., Erkan, S. ve Tosun, N. (2001). Pestisit uygulamalarının toprak üzerindeki olumsuz etkileri. IV. Ulusal Ekoloji ve Çevre Kongresi 5-8 Ekim 2001 Bodrum, s. 377-395.
20. Khan, M.S., Zaidi, A. ve Rizvi, P.Q. (2006). Biotoxic effects of herbicides on growth, nodulation, nitrogenase activity, and seed production in chickpeas. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 37, 1783-1793. Kotan R. (2002). Doğu Anadolu Bölgesi’nde Yetiştirilen Yumuşak Çekirdekli Meyve Ağaçlarından İzole Edilen Patojenik ve Saprofitik Bakteriyel Organizmaların Klasik ve Moleküler Metodlar ile Tanısı ve Biyolojik Mücadele İmkânlarının Araştırılması (s. 217). Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi. Kotan, R. ve Şahin, F. (2006). Biological control of Pseudomonas syringae pv. syringae and nutritional similarity in carbon source utilization of pathogen and its potential biocontrol agents. Journal of Turkish Phytopathology. 35 (1-3), 1-13.
21. Kotan, R., Şahin, F. ve Ala, A. (2004). Nutritional similarity in carbon source utilization of Erwinia amylovora and its potential biocontrol agents. Journal of Turkish Phytopathology. 33 (1-3), 25-38.
22. Lacatusu, R. (1998). Appraising levels of soil contamination and pollution with heavy metals in Development or planning the suitable use of land resources. Published by the Europian Soil Bureau, Joint Research Centre, 393-402.
23. Lo, C.C. (2010). Effect of pesticides on soil microbial community. Journal of Environmental Science and Health, Part B, 45-5, 348-359.
24. Meena, H., Meena, R.S., Rajput, B.S., ve Kumar, S. (2016). Response of bio-regulators to morphology and yield of clusterbean [Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.] under different sowing environments. Journal of Applied and Natural Science, 8, 715-718.
25. Meena, R.S., Kumar, S., Datta, R., Lal, R., Vijayakumar, V., Brtnicky, M., Sharma, M.P., Yadav, G.S., Jhariya, M.K., Jangir, C.K., Pathan, S.I., Dokulilova, T., Pecina, V. ve Marfo, T.D. (2020). Impact of agrochemicals on soil microbiota and management: A Review. Land. 9-(34. doi:10.3390/land9020034.
26. Nahmani, J., Laveile, P., Lapied, E. ve Van Oort, F. (2004). Effects of heavy metal soil pollution on earthworm communities in the North of France. Pedobioligia, 47 (5-6), 663-669.
27. Olhan, E. ve Ataseven, Y. (2009). Türkiye’de içme suyu havza alanlarında tarımsal faaliyetlerden kaynaklanabilecek kirliliği önleme ile ilgili yasal düzenlemeler. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 6-2, 161-169.
28. Ören, A., Özbolat, K. ve Dığrak, M. (2009). Kahramanmaraş Yöresinde yaygın olarak kullanılan bazı pestisitlerin toprak mikroorganizmaları üzerine etkisi. KSÜ Doğa Bil. Derg., 12-1, 23-28.
29. Roger, P.A., Simpson, O.R., Ardales, S. ve Jimenez, R. (1994). Effects of pesticides on soil and water microflora and mesofauna in wetland ricefields: a summary of current knowledge and extrapolation to temperate environments. Australian Journal of Experimental Agriculture, 34-7, 1057-1068.
30. Samancıoğlu, A., Yıldırım, E., Turan, M., Kotan, R., Şahin, U. ve Kul, R. (2016). Amelioration of drought stress adverse effect and mediating biochemical content of cabbage seedlings by plant growth promoting rhizobacteria. Int. J. Agric. Biol. 18, 948-956.
31. Sinha, A.P., Singh, K. ve Mukhopadhyay, A.N. (1998). Soil Fungicides (s. 165). Vol 2. CRS Press, Boca Raton, Florida.
32. Tiryaki, O., Canhilal, R. ve Horuz, S. (2010). Tarım ilaçları kullanımı ve riskleri. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 26-2, 154-169.
33. Tozlu, E., Mohammadi, P., Kotan, M.Ş., Nadaroglu, H. ve Kotan, R. (2016). Biological control of Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de bary, the causal agent of white mold disease in red cabbage by some bacteria. Plant Protection Science, 52-3, 188-198.
34. Ünal, G. ve Gürkan, M.O. (2001). İnsektisitler: Kimyasal Yapıları, Toksikolojileri ve Ekotoksikolojileri (s. 97-98). I. Baskı, Ethemoğlu Ofset Matbaacılık. Ankara.
35. Vasiliu, N., Ivan, O. ve Dumitri, M. (1995). Edapic arthropods as bio-indicator of agricultural soil pollution with heavy metals and fluorine. Soil Science, 29-2, 81-90.
36. Yeşil, S. ve Ögür, E. (2011). Zirai mücadelede pestisit kullanımının Türkiye ve Konya ölçeğinde değerlendirilmesi ve pestisit kullanımının olası sakıncaları. 26-27 Kasım 2011, TMMOB. I. Konya Kent Sempozyumu, s. 439-450.
37. Yıldız, M., Gürkan, O., Turgut, C., Kaya, Ü. ve Ünal, G. (2005). Tarımsal savaşımda kullanılan pestisitlerin yol açtığı çevre sorunları. VI. Türkiye Ziraat Mühendisliği Teknik Kongresi, TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası, Ankara, 3–7 Ocak 2005 s. 22.
38. Zhu, G., Wu, H., Guo, J. ve Kimaro, F.M.E. (2004). Microbial degradation of fipronil in clay loam soil. Water. Air. Soil Pollut. 153, 35-44.