The effect of plant growth promoting bacteria on tomato plant growth parameters, yield and plant health

Öz

A total of six bacterial strains (Bacillus megaterium TV-60D, TV-87A, TV-91C and KBA-10; Pantoea agglomerans RK-92; and Hafnia alvei TV-34A) that are known to promote plant growth and/or have antifungal properties against certain plant pathogenic fungi were used in this study. These bacterial strains were tested for their antifungal activities against some plant pathogenic fungi. In addition, these bacterial strains were applied to the root and above ground parts of the tomato plant under greenhouse conditions to investigate their effects on some vegetative plant growth parameters, including yield, fruit cracking and general plant health. Some of the bacterial applications caused statistically significant increases in plant height, number of flowers, fruit number, fruit weight, fruit diameter, fruit depth, wet and dry root weight and stem weight of the plant. In addition, the application of B. megaterium KBA-10 caused a substantial decrease in the rate of cracking of the fruit and overall disease severity. In terms of plant growth parameters, applications of P. agglomerans RK-92 and B. megaterium TV-91C, and in terms of general disease control, B. megaterium KBA-10, could be used in tomato growing.

Anahtar Kelimeler

• Biological control
• Tomato
• PGPB

Bitki gelişimini teşvik eden bakterilerin domateste bitki gelişim parametreleri, verim ve bitki sağlığı üzerine etkisi

Öz

Bu çalışmada; bitki gelişimini teşvik ettikleri ve/veya bazı bitki patojeni funguslara karşı antifungal özelliğe sahip oldukları bilinen toplam 6 bakteri izolatı (Bacillus megaterium TV-60D, TV-87A, TV-91C ve KBA-10; Pantoea agglomerans RK-92 ve Hafnia alvei TV-34A) kullanılmıştır. Bu bakteri izolatları bazı bitki patojeni funguslara karşı antifungal aktiviteleri için in vitroda test edilmiştir. Ayrıca bu bakteriler sera koşullarında domates bitkisinin kök ve toprak üstü aksamına uygulanarak bazı vejatatif bitki gelişim parametreleri, verim, meyvede çatlama ve bitki sağlığı üzerine etkileri de araştırılmıştır. Bazı bakteri uygulamalarının kontrole göre bitki boyu, çiçek sayısı, meyve sayısı, meyve ağırlığı, meyve çapı, meyve yüksekliği, bitkinin yaş ve kuru kök ve gövde ağırlığı gibi parametrelerde istatistikî olarak önemli bulunan artışlara sebep olduğu gözlenmiştir. Ayrıca Bacillus megaterium KBA-10 uygulamasının meyvede çatlama oranında ve genel hastalık şiddetinde ciddi bir azalmaya sebep olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak; bu çalışmada kullanılan bakteri formülasyonlarından bitki gelişim parametreleri açısından Pantoea agglomerans RK-92 ve Bacillus megaterium TV-91C’nin, genel hastalık kontrolü açısından ise Bacillus megaterium KBA-10 uygulamalarının domates yetiştiriciliğinde kullanılabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Biyolojik mücadele
• Domates
• PGPB

Kaynakça

1. Agrios G.N., 1997. Plant Pathology. Department of Plant Pathology. University of Florida, Academic Press, 635 p, Florida, USA.
2. Akad S. & H. Özaktan, 2011. Domates bakteriyel kanser ve solgunluk hastalığıyla [Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Smith) Davis et. al.] biyolojik mücadelede bakteriyel antagonistlerin etkinliğinin araştırılması. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 2 (1): 3-18.
3. Aktaş S., 2015. Domates öz nekrozuna neden olan etmenlere karşı PGPR ve biyoajan bakterileri kullanılarak kontrollü koşullarda biyolojik mücadele imkanlarının araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 73 s.
4. Anonymous 2018. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), http://www.faostat.fao.org/site/339/default.aspx (Erişim Tarihi: 18.07.2019).
5. Aslantaş R., R. Çakmakçi & F. Şahin, 2007. Effect of plant growth promoting rhizobacteria on young apple tree growth an fruit yield under orchard conditions. Scientia Horticulturae, 111 (4): 371-377.
6. Aysan Y. & Ö. Çınar, 2002. Tohum kökenli Pseudomonas syringae pv. tomato’ya karşı antagonistlerin etkisi. Türkiye 5. Biyolojik Mücadele Kongresi Bildirileri, 5-7 Eylül 2002, Erzurum, 409-416.
7. Aysan Y., A. Karatas & O. Cinar, 2003. Biological control of bacterial stem rot caused by Erwinia chrysanthemi on tomato. Crop Protection, 22 (6): 807-811.
8. Baysal, O., M. Caliskan & O. Yesilova, 2008. An inhibitory effect of a new Bacillus subtilis strain (EU07) against Fusarium oxysporum f. sp radicis-lycopersici. Physiological and Molecular Plant Pathology, 73 (1-3): 25-32.

9. Can C., S. Yucel, N. Korolev & T. Katan, 2004. First report of fusarium crown and root rot of tomato caused by Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici in Turkey. Bitki Patolojisi, 53 (6): 814.
10. Canbolat M., S. Bilen, R. Çakmakçı, F. Şahin & A. Aydın, 2006. Effect of plant growth promoting rhizobacteria and soil compaction on barley seedling growth, nutrient uptake, soil properties and rhizosphere microflora. Biology and Fertility of Soils, 42 (4): 350-357.
11. Certel M., M. Sarıca & V. Eser, 2003. Tarım ve Gıda Paneli Son Rapor. Vizyon 2023 Bilim ve Teknoloji Öngörüsü Projesi, Tarım-Gıda Paneli, Ankara. 57s.
12. Çetinkaya-Yıldız R., 2007. Domates bakteriyel solgunluk hastalığı etmeni (Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Smith) Davis et. al.)’nın tanılanması ve bitki büyümeyi düzenleyici Rizobakteriler ile biyolojik mücadele olanaklarının araştırılması. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 173 s.
13. Çolak A. & M. Biçici, 2013. Türkiye’nin Doğu Akdeniz Bölgesi örtü altı domates yetiştiriciliğinde Fusarium kök ve kök boğazı çürüklüğü hastalığının entegre mücadelesi. Tarım Bilimleri Dergisi, 19 (2013): 89-100.
14. Delen N., M. Yıldız & F. Yıldız, 1991. Türkiye’de sera domateslerinde kök hastalıkları etmenlerinin saptanmasına yönelik çalışmalar. VI. Türkiye Fitopatoloji Kongresi, 7-11 Ekim 1991, İzmir, 183-186.
15. Deng X., E.H. Cao, C.Y. Wu, J.K. Liu & Q.F. Li, 2013. Study on the effects of 8 strains on growth promotion and disease resistance of tomato (Solanum lycopersicum). Advanced Materials Research, 807-809: 1042-1045.
16. Dobbelaere S., J. Vanderleyden & Y. Okon, 2003. Planth growth-promoting effects of diazotrophs in the rhizosphere. Critical Reviews in Plant Sciences, 22 (2): 107-149.
17. Egamberdiyeva D., 2005. Plant-growth-promoting rhizobacteria isolated from a Calcisol in a semi-arid region of Uzbekistan: Biochemical characterization and effectiveness. Journal of Planth Nutrition and Soil Science, 168 (1): 94-99.
18. Eken C. & E. Demirci, 1998. Yusufeli (Artvin) ve Uzundere (Erzurum) ilçelerinde seralarda yetiştirilen domates ve hıyarlarda görülen fungal etmenler. II. Sebze Tarımı Sempozyumu, 28-30 Eylül 1998, Tokat. 325-329.
19. Ekinci M., M. Turan, E. Yildirim, A. Güneş, R. Kotan & A. Dursun, 2014. Effect of plant growth promoting rhizobacteria on growth, nutrient, organic acid, amino acid and hormone content of cauliflower (Brassica oleracea L. var. Botrytis) transplants. Acta Scientiarum Polonorum-Hortorum Cultus, 13 (6): 71-85.
20. Ekinci M., E. Yıldrm & R. Kotan, 2015. Effects of different plant growth promoting rhizobacteria on growth and quality of broccoli (Brassica oleraceae L. var. italica) seedling. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 28 (2): 53-59.
21. Glick B.R., D.M. Karaturovíc & P.C. Newell, 1995. A novel procedure for rapid isolation of plant growth promoting Pseudomonads. Canadian Journal of Microbiology, 41(6): 533-536.
22. Gökçe A.Y. & R. Kotan, 2016. Buğday kök çürüklüğüne neden olan Bipolaris sorokiniana (Sacc.)’ya karşı PGPR ve biyoajan bakterileri kullanılarak kontrollü koşullarda biyolojik mücadele imkânlarının araştırılması. Bitki Koruma Bülteni, 56 (1): 49-75.
23. Idris E.E., D.J. Iglesias, M. Talon & R. Borriss, 2007. Tryptophan-dependent production of indole-3-acetic acid (IAA) affects level of plant growth promotion by Bacillus amyloliquefaciens FZB42. Molecular Plant-Microbe Interaction, 20 (6): 619- 626.
24. Joo G.J., Y.M. Kim, J.T. Kim, I.K. Rhee, J.H. Kim & I.J. Lee, 2005. Gibberellins-producing rhizobacteria increase endogenous gibberellins content and promote growth of red peppers. The Journal of Microbiology, 43 (6): 510-515.
25. Karaca İ., & H. Saygılı, 1982. Batı Anadolu’nun bazı illerinde domates ve biberde görülen bakteriyel hastalıkların oranı, etmenleri, belirtileri ve konukçu çeşitlerinin duyarlılığı üzerine araştırmalar. III. Türkiye Fitopatoloji Kongresi, 12-15 Ekim 1982, Adana. 182-192.
26. Karagöz F.P., A. Dursun, N. Tekiner, R. Kul & R. Kotan, 2019. Efficacy of vermicompost and/or plant growth promoting bacteria on the plant growth and development in gladiolus. Ornemantal Horticulture, 25 (2): 280-286.
27. Karagöz K. & R. Kotan, 2017. Identification and characterization of some Streptomyces species isolated from symtomatic potatoes in Erzurum province of Turkey. Eastern Anatolian Journal of Science, 3(1): 27-37.
28. Karagöz K. & R. Kotan, 2010. Bitki gelişimini teşvik eden bazı bakterilerin marulun gelişimi ve bakteriyel yaprak lekesi hastalığı üzerine etkileri. Türkiye Biyolojik Mücadele Dergisi, 1 (2): 165-179.
29. Karagöz K., 2009. Bazı PGPR bakterilerin marulun gelişimi ve marul yaprak leke hastalığı üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 95 s.
30. Karagöz K., F. Dadaşoğlu & R. Kotan, 2016. Effect of some plant growth promoting and bioagent bacteria on degradation of organochlorine pesticides. Fresenius Environmental Bultein. 25 (5): 1348-1353.
31. Karagöz K., F. Dadaşoğlu, P. Mohammadi & R. Kotan, 2014. Patates uyuzu hastalığına sebep olan Streptomyces scabies’in antagonistik bakterilerle kontrolü. Türkiye V. Bitki Koruma Kongresi, 3-5 Şubat 2014, Antalya. 186.
32. Karakurt H., R. Kotan, R. Aslantaş, F. Dadaşoğlu, K. Karagöz & F. Şahin, 2010. Bitki büyümesini teşvik eden bazı bakteri strainlerinin ‘Şekerpare’ kayısı çöğürlerinin bitki gelişimi üzerine etkisi. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41 (1), 7-12.
33. Kaymak H.Ç., A. Aksoy & R. Kotan, 2020. Inoculation with N2-fixing plant growth promoting Rhizobacteria to reduce nitrogen fertilizer requirement of lettuce. Acta Scientiarum Polonorum Hortorum Cultus, 19(5): 23-35.
34. Kotan R. & F. Sahin, 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.
35. Kotan R., 1998. Biber ve domatesteki bakteriyel leke hastalığı (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Doidge) Dye.)’nın biyolojik ve kimyasal kontrolü. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 47 s.
36. Kotan R., 2002. Doğu Anadolu Bölgesi’nde yetiştirilen yumuşak çekirdekli meyve ağaçlarından izole edilen patojen ve saprofitik bakteriyel organizmaların klasik ve moleküler metotlar ile tanısı ve biyolojik mücadele imkânlarının araştırılması. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 217 s.
37. Kotan R., 2014. Faydalı bakterilerin tarımda kullanımı. Harman Time, 11: 44-48.
38. Kotan R., 2020. Tarımda Biyolojik Çözümler. Harman Yayıncılık, İstanbul, ISBN: 978-605-68060-4-9. 158 s.
39. Kotan R., F. Sahin, E. Demirci & C. Eken, 2009. Biological control of the potato dry rot caused by Fusarium species using PGPR strains. Biological Control, 50 (2), 194-198.
40. Kotan R., E. Tozlu, A. Güneş & F. Dadaşoğlu, 2021. Investigation of possibilities of using Bacillus subtilis microbial fertilizer in apple sapling growing. Atatürk University Journal of Agricultural Faculty, 52 (1): 46-55.
41. Mirik M., Y. Aysan & O. Cinar, 2008. Biological control of bacterial spot disease of pepper with Bacillus Strains. Turkish Journal of Agricalture and Forestry, 32: 369-379.
42. Mohammadi P., 2018. Domates bakteriyel solgunluk ve kanser hastalığı etmeni (Clavibacter michiganensis subps. michiganensis (Smith) Davis et al.)’nin biyoajan kullanılarak mücadele imkanlarının araştırılması. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 125 s.
43. Mohammadi P., E. Tozlu, R. Kotan, & M.Ş. Kotan, 2017. Potential of some bacteria for biological control of postharvest citrus green mould caused by Penicillium digitatum. Plant Protection Science, 53 (3): 134-143.
44. Ozan S. & A. Aşkın, 2006. Orta Anadolu Bölgesi örtü altı sebze alanlarında görülen fungal hastalıklar üzerine çalışmalar. Bitki Koruma Bülteni, 46 (1-4): 65-75.
45. Ozan S. & S. Maden, 2004. Ankara ili domates ekiliş alanlarında solgunluk ve kök ve kökboğazı çürüklüğüne neden olan fungal hastalık etmenleri. Bitki Koruma Bülteni, 44 (1-4): 105-120.
46. Ozan S. & S. Maden, 2005. Ankara ili domates ekiliş alanlarında yapraklarda hastalık oluşturan fungal etmenler, yaygınlıkları ve çıkış zamanları. Bitki Koruma Bülteni, 45 (1-4): 45-54.
47. Scortichini M., 1992. Consideration on the appearance of Pseudomonas corrugata as a new plant pathogen. Plant Pathogenic Bacteria, Versailles (France), June 9-12, Ed: INRA Paris 1994 (Les Colloques, no 66), 149- 154.
48. Seniz V., 1992. Domates, Biber ve Patlıcan Yetistiriciliği. Tarımsal Araştırmaları Destekleme ve Geliştirme Vakfı. Yayın No:26, Yalova. 174 s.
49. Tan S.Y., Y. Jiang, S. Song, J.F. Huang, N. Ling, Y.C. Xu & Q.R. Shen, 2012. Two Bacillus amyloliquefaciens strains isolated using the competitive tomato root enrichment method and their effects on suppressing Ralstonia solanacearum and promoting tomato plant growth. Crop Protection, 43: 134-140.
50. Tekiner N., E. Tozlu & R. Kotan, 2019. Domateste Alternaria alternata (Fr.) Keissl’nın bazı bakteriler ile biyolojik mücadelesi, Bitki Koruma Bülteni, 59(4): 57-68.
51. Tiryaki O., R. Canhilal & S. Horuz, 2010. Tarım ilaçları kullanımı ve riskleri. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 26(2): 154-169.
52. Tozlu E., P. Mohammadi, M.S. Kotan, H. Nadaroglu & R. Kotan, 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.
53. Tozlu E., N. Tekiner, R. Kotan & E. Örtücü, 2018. Investigation on the biological control of Alternaria alternate. Indian Journal of Agricultural Sciences, 88 (8): 1241-1247.
54. Turan M., M. Ekinci, E. Yildirim, A. Güneş, K. Karagöz, R. Kotan & A. Dursun, 2014. Plant growth-promoting rhizobacteria improved growth, nutrient, and hormone content of cabbage (Brassica oleracea) seedlings. Türkish Journal of Agriculture and Forestry, 38: 327-333.
55. Yanar Y., M. Sırma & İ. Kadıoğlu, 2002. Tokat Yöresinde Domates Üretim Alanlarında Sorun Olan Fungal Etmenlerin Belirlenmesi. Gazi Osman Paşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19 (1): 5-8.
56. Yıldız F., M. Yıldız, N. Delen & A. Coşkuntuna, 2007. The effects of biological and chemical treatment on gray mold disease in tomatoes grown under greenhouse conditions. Turkish Journal of Agricalture Forestry, 31: 319-325.