Effectiveness of Co-inoculation of Different Plant Growth-Promoting Rhizobacteria for Improving Nutrients Uptake, Growth, Enzymes Activity and Yield of Tea

Öz

Tea production in Turkey causes serious problems due to application of chemical fertilizer. For this reason, it is necessary to evaluate the environment-friendly strategies and additional alternative resources that will reduce the need for chemical fertilizers and increase tea production in the Eastern Black Sea Region, where the only agricultural activity is tea growing. The objective of this study was to evaluate possible effects of mineral NPK fertilizer (800 kg ha-1 a compound fertilizer 25:5:10%), one commercial liquid bio-fertilizer and ACC deaminasecontaining, N2 -fixing, and P-solubilizing bacteria based bio-fertilizers in triple strains combinations (BFV1: B. subtilis RC521+B. megaterium RC07+P. fluorescens RC77; BFVII: B. subtilis RC11+B. megaterium RC07+P. putida RC06)) on the growth, yield, enzyme activities and nutrient uptake in tea under acidic field conditions in three years. The experiment was arranged as a completely randomized design with five treatments and three replicates (each having five tea bushes). Bio-fertilizer formulations and mineral fertilizer stimulated overall plant
growth, including fresh and dry leaf yield, second and third leaf area, macro- and micro-nutrient concentrations chlorophyll and anthocyanin content in tea leaves, and activities of oxidative, catalytic, hydrolytic and antioxidative enzymes of Turkish tea clones Fener-3. In addition, inoculation with bacterial formulation also changed the activities of the enzyme like glutathione reductase (GR), glutathione S-transferase (GST), glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD), 6-phosphogluconate dehydrogenase (6PGD), polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD), urease, 5-dehydroshikimate reductase (DHSK), and alcohol dehydrogenases (ADH). This study clearly indicates that the development of stable formulation of plant growth promoting bacteria is of great importance and a promising approach to a sustainable tea agriculture.

Anahtar Kelimeler

• Plant growth promoting rhizobacteria
• bio-formulation
• yield and quality
• enzyme activity
• organic farming

Çayda Besin Alımı, Gelişme, Enzim Aktivitesi ve Verimim Artırılması İçin Farklı Bitki Büyümesini Teşvik Edici Bakterilerin Birlikte Aşılamasının Etkinliği

Öz

Türkiye’de çay üretimi, kimyasal gübre uygulaması nedeniyle ciddi sorunlara neden olmaktadır. Bu nedenle, adeta tek tarımsal uğraşının çay yetiştiriciliği olduğu Doğu Karadeniz Bölgesi’nde, kimyasal gübre ihtiyacını azaltacak ve çay üretimini arttıracak yeni çevre dostu strateji ve ilave alternatif kaynakların değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu çalışma, mineral NPK gübrelemesi (80 kg/da kompoze %25:5:10), bir ticari sıvı biyolojik gübre ve azot fikseri ve fosfat çözücü üçlü kombinasyon halinde bakteri esaslı iki farklı biyolojik gübre formülasyonunun (BFV1: Bacillus subtilis RC521 + Bacillus megaterium RC07 + Pseudomonas fluorescens RC77; BFVII: Bacillus subtilis RC11 + Bacillus megaterium RC07 + Pseudomonas putida RC06) asidik tarla koşullarında üç yıl süreyle çay gelişme, verim, enzim aktivitesi ve bitki besin element içeriği üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla yürütülmüştür. Deneme, beş uygulama ve her bir tekerrürde altı çay öbeği olacak şekilde üç tekerrürlü olarak tesadüf blokları deneme desenine göre düzenlenmiştir. Bakteri süspansiyonları bitki kök bölgesine enjekte edilerek uygulanmıştır. Biyolojik gübre formülasyonları ve mineral gübreleme Fener-3 Türk çay klonunda yaş ve kuru yaprak verimi, ikinci ve üçüncü yaprak alanı, yaprak makro ve mikro element, klorofil ve antioksidan içeriği, oksidatif, katalitik, hidrolitik ve antioksidan enzim aktivitesi dahil gelişmeyi teşvik etmiştir. Ayrıca, bakteri formülasyonu aşılamaları, glutatyon redüktaz (GR), glutatyon S-transferaz (GST), glukoz 6-fosfat dehidrogenaz (G6PD), 6-fosfoglukonat dehidrogenaz (6PGD), polifenol oksidaz (PPO), peroksidaz (POD) ve alkol dehidrogenaz (ADH), 5-dehidroksişikimat redüktaz (DHSK) enzim aktivitesini değiştirebilmiştir. Bu araştırma bitki gelişmesini teşvik edici bakterilerle geliştirilen kararlı formülasyonların büyük önem taşıdığını ve sürdürülebilir çay tarımı için umut verici olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Bitki gelişmesini teşvik edici rizobakteriler (PGPR)
• biyo-formülasyon
• verim ve kalite
• enzim aktivitesi

Kaynakça

1. Beutler E., 1984. Red Cell Metabolism. Manual of Biochemical Methods. Third Edition, Grune Stratton, Inc. Orlando, FL 32887, London
2. Bradford M.M., 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72 : 248-254 Carlberg I. ve Mannervik B., 1985. Glutathione Reductase. Methods Enzymol. Academic Press, Orlando, FL.113, 484-490
3. Çakmakçı R., 2016. Screening of multi-trait rhizobacteria for improving the growth, enzyme activities, and nutrient uptake of tea (Camellia sinensis). Communications in Soil Science and Plant Analysis, 47: 1680-1690. doi: 10.1080/00103624.2016.1206559
4. Çakmakçı R., Dönmez M.F., Ertürk Y., Erat M., Haznedar A. ve Sekban R 2010. Diversity and metabolic potential of culturable bacteria from the rhizosphere of Turkish tea grown in acidic soils. Plant and Soil, 332:299-318
5. Çakmakçı R., Ertürk Y., Atasever A., Ercişli S., Şentürk M., Erat M., Haznedar A. ve Sekban R., 2011. The use of plant growth promoting rhizobacteria for organic tea production in Turkey. Proceedings of Tea- Organic-Low Carbon International Symposium, 6-9 June, 2011, Guangyuan/China, 89-97
6. Çakmakçı R., Ertürk Y., Dönmez M.F., Erat M., Kutlu M., Sekban R. ve Haznedar A., 2012. Azot fikseri ve fosfat çözücü bakterilerin Muradiye 10 çay klonunda gelişme, verim ve besin alımı üzerine etkisi. Tarım Bilimleri Dergisi, 5(2):176-181
7. Çakmakçı R., Ertürk Y., Atasever A., Kotan R., Erat M., Varmazyari A., Türkyılmaz K., Sekban R. ve Haznedar A., 2016. Development of Plant Growth-Promoting Bacteria Based Bio-formulations Using Liquid and Solid Carrier and Evaluation of their Influence on Growth Parameters and Enzyme Activity of Tea Plants. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 25(2): 313-321
8. Habig W.H., Pabst M.J. ve Jakoby W.B., 1974. Glutathione S-transferase: The first enzymatic step in mercaptric acid formation. The Journal of Biological Chemistry, 249: 7130-7139

9. Hatanaka A., Kajiwara T., Tomohiro S. ve Yamashita H., 1974. Alcohol dehydrogenase from Thea sinensis seeds. Agricultural and Biological Chemistry, 38:1835-1844. doi: 10.1080/00021369.1974.10861430 Lee P.M., Lee K.H., Ismail M. ve Karim A., 1991. Biochemical studies of cocoa bean polyphenol oxidase. Journal of the Science of Food and Agriculture, 55: 251-260. doi: 10.1002/jsfa.2740550210
10. Mei X., Lin D.H., Xu Y., Wu Y.Y. ve Tu, Y.Y., 2009. Effects of phenanthrene on chemical composition and enzyme activity in fresh tea leaves. Food Chemistry, 115: 569–573
11. Nannipieri P., Ceccanti B., Cervelli S. ve Matarese E., 1980. Extraction of phosphatase, urease, protease, organic carbon, and nitrogen from soil. Soil Science Society of America Journal, 44: 1011–1016 Sanderson G.W., 1966. 5-dehydroshikimate reductase in the tea plant (Camellia sinensis L.) properties and distribution. Biochemical Journal, 98: 248-252. doi: 10.1042/ bj0980248