Effect of Some Endophytic Bacteria on Chemical, Physiological and Morphological Developmental Parameters of Marigold (Calendula officinalis L.)

Öz

In this study, the effects of 11 endophyte bacteria (EB) isolates on some morphological, chemical and physiological properties of Calendula officinalis L. were investigated. Calendula officinalis L. plant was grown in the climate chamber belonging to Van Yüzüncü Yıl University Faculty of Agriculture, Department of Field Crops, under controlled conditions (65% humidity, 25 oC temperature and 8/16 hours dark/light photoperiod) in peat + soil + perlite (1:2:1) medium in 500 cc pots as 7 replicates. It has been determined that each of the EB isolates has different positive, negative or neutral effects on the plants in terms of the investigated parameters. As a result of the study, it was determined that all parameters examined were statistically significant. Among the examined parameters, stem fresh (0.69-4.38 g) and stem dry (0.50-0.75 g) weight, root length (12.57-21.95 cm), root fresh (3.16-5.75 g) and root dry (0.39-0.88 g) weight, Nitrogen Balance Index (25.17-70.56 mg g-1), chlorophyll (18.99-27.45 mcg cm-2), flavonol (0.33-0.62 Dualex index), anthocyanin (0.108-0.041 Dualex index), leaf area (6.21-16.7 cm2) and plant temperature (20.08-21.22 °C) were found to be statistically significant at the 1% level, while plant height (7.50-10.00 cm) was significant at the 5% level. It is foreseen that the appropriate plant-bacteria combinations to be created as a result of the study will enable the production of environmentally friendly and sustainable C. officinalis.

Anahtar Kelimeler

• Calendula officinalis L.
• endophyte bacteria
• isolate
• morphological observation

Aynısefa (Calendula officinalis L.)’nın Kimyasal, Fizyolojik ve Morfolojik Gelişim Parametreleri Üzerine Bazı Endofitik Bakterilerin Etkisi

Öz

Bu çalışmada, 11 endofit bakteri izolatının Calendula officinalis L. bitkisinde bazı morfolojik, kimyasal ve fizyolojik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Calendula officinalis L. bitkisine ait tohumlar; Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü’ne ait olan iklim odasında, kontrollü şartlarda (% 65 nem, 25 oC sıcaklık ve 8/16 saatlik karanlık/aydınlık fotoperiyotta), 500 cc’lik saksılarda, torf + toprak + perlit (1:2:1) ortamına 7 tekerrürlü olarak yetiştirilmiştir. Endofit bakteri izolatlarının her birinin incelenen parametreler bakımından bitkilerde pozitif, negatif veya nötr olarak farklı etkilerde bulunduğu tespit edilmiştir. Çalışmanın sonucunda ölçüm ve gözlemleri yapılan parametrelerin tamamının istatistiksel olarak önemli olduğu sonucuna varılmıştır. İncelenen parametrelerden kök yaş (3.16-5.75 g) ve kök kuru (0.39-0.88 g) ağırlığı, gövde yaş (0.69-4.38 g) ve gövde kuru (0.50-0.75 g) ağırlığı, kök boyu (12.57-21.95 cm), azot balans indeksi (25.17-70.56 mg g-1), klorofil (18.99-27.45 mcg cm-2), flavonol (0.33-0.62 Dualex index), antosiyanin (0.108-0.041 Dualex index), yaprak alanı (6.21-16.7 cm2) ve bitki sıcaklığı (20.08-21.22 °C) istatistiksel olarak % 1 düzeyinde önemli görülürken; bitki boyunun, (7.50-10.00 cm) % 5 düzeyinde önemli olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda oluşturulacak uygun bitki-bakteri kombinasyonlarının çevre dostu ve sürdürülebilir C. officinalis üretimini mümkün kılacağı ön görülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Calendula officinalis L.
• endofit bakteriler
• izolat
• morfolojik gözlem

Kaynakça

1. Ahemad, M., Kibret, M., 2014. Mechanisms and applications of plant growth promoting rhizobacteria: Current Perspective. Journal of King Saud University-Science, 26(1): 1-20.
2. Ak, G., Zengin, G., Ceylan, R., Fawzi Mahomoodally, M., Jugreet, S., Mollica, A., Stefanucci, A., 2021. Chemical composition and biological activities of essential oils from Calendula officinalis L. flowers and leaves. Flavour and Fragrance Journal, 36(5): 554-563.
3. Aktan, Z.C.C., Soylu, S., 2020. Diyarbakır ilinde yetişen badem ağaçlarından endofit ve epifit bakteri türlerinin izolasyonu ve bitki gelişimini teşvik eden mekanizmalarının karakterizasyonu. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 23(3): 641-654.
4. Altunlu, H., Demiral, O., Dursun, O., Sönmez, M., Ergün, K., 2019. Mikrobiyal gübre uygulamasının tatlı mısır (Zea mays L. var. saccharata) yetiştiriciliğinde bitki gelişimi ve verim üzerine etkileri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 50(1): 32-39.
5. Ao, C., 2007. Comparative anatomy of bisexual and female florets, embryology in Calendula officinalis (Asteraceae), a naturalized horticultural plant. Scientia Horticulturae, 114(3): 214-219.
6. Arora, D., Rani, A., Sharma, A., 2013. A review on phytochemistry and ethnopharmacological aspects of genus Calendula. Pharmacogn Revievs, 7(14): 179-187.
7. Aztekin, F., Kasım, R., 2017. Ultraviyole ışık ve çevresel stres şartlarında meyve ve sebzelerde antosiyaninlerin oluşumu ve değişimi. Meyve Bilimi, 1(Özel Sayı): 181-187.
8. Baset Mia, M.A., Shamsuddin, Z.H., Wahab, Z., Marziah, M., 2010. Effect of plant growth promoting rhizobacterial (PGPR) inoculation of tissue-cultures Musa plantlets under nitrogen-free hydroponics condition. Australian Journal of Crop Science, 4(2): 85-90.

9. Bielski, S., Szwejkowska, B., 2013. Effect of fertilization on the development and yields of pot marigold (Calendula officinalis L.). Herba Polonica, 59(2): 5-12.
10. Birman, H., 2012. Bitkisel flavonoid bileşiklerinin biyoaktiviteleri ve muhtemel etki mekanizmaları. İstanbul Tıp Fakultesi Dergisi, 75(3): 46-49.
11. Blum, A., 2009. Effective use of water (EUW) and not water-use efficiency (WUE) is the target of crop yield improvement under drought stress. Field Crops Research, 112(2-3): 119-123.
12. Chen, D., Wang, S., Xiong, B., Cao, B., Deng, X., 2015. Carbon/nitrogen ımbalance associated with drought-ınduced leaf senescence in Sorghum bicolor. PLoS ONE, 10(8): e0137026.
13. Çakmakcı, R, Ertürk, Y., Dönmez, M.F., Erat, M., Kutlu, M., Sekban, R., Haznedar, A., 2012. Azot fikseri ve fosfat çözücü bakterilerin Muradiye 10 çay klonunda gelişme, verim ve besin alımı üzerine etkisi. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, 5(2): 176-181.
14. Çirka, M., Tunçtürk, R., Kulaz, H., Tunçtürk, M., Eryiğit, T., Baran, İ., 2022. Kuraklık stresi altında yetiştirilen bakla (Vicia faba L.) bitkisinde rizobakteri ve alg uygulamalarının bitki gelişimi üzerindeki etkilerinin incelenmesi. Journal of the Institute of Science and Technology, 12(2): 1124-1133.
15. Dedio, I., Kozłowski, J., Załęcki, R., 1986. Calendula-cultivation and use in medicinal therapies. Wiadomości Zielarskie, 5: 1-2.
16. Deuschle, V.C.K.N., Deuschle, R.A.N., Piana, M., Boligon, A.A., Bortoluzzi, M.R.B., Dal Prá, V., Athayde, M.L., 2015. Phytochemical evaluation and in vitro antioxidant and photo-protective capacity of Calendula officinalis L. leaves. Revista Brasileira de Plantas Medicinais, 17(4): 693-701.
17. Egamberdieva, D., Teixeira da Silva, J. A., 2015. Medicinal plants and PGPR: A new frontier for phytochemicals. In: D. Egamberdieva, S. Shrivastavaand A. Varma (Eds.), Plant-Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) and Medicinal Plants, Cham: Springer International Publishing, Switzerland, 42: 287-303.
18. Esringü, A., Kotan, R., Bayram, F., Ekinci, M., Yıldırım, E., Nadaroğlu, H., Katırcıoğlu, H., 2016. Sarımsak yetiştiriciliğinde farklı bakteri biyoformülasyonu uygulamalarının bitki gelişimi parametreleri, verim ve enzim düzeyleri üzerine etkisi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5: 214-227.
19. Güven, U.M., Arslan, S., Çıracı, M.B., Kayıran, S.D., 2022. Calendula officinalis L. bitkisinin morfolojik özellikleri, ekstre içeren topikal ilaç formülasyonu geliştirilmesi ve in vitro değerlendirilmesi. Mersin Üniversitesi Tıp Fakültesi Lokman Hekim Tıp Tarihi ve Folklorik Tıp Dergisi, 12(1): 105-115.
20. Hallmann, J., Quadt-Hallmann, A., Mahaffee, W.F., Kloepper, J.W., 1997. Bacterial endophytes in agricultural crops. Canadian Journal of Microbiology, 43(10): 895-914.
21. Hanson, P., Yang, R.Y., Chang, L.C., Ledesma, L., Ledesma, D., 2011. Carotenoids, vitamin C, minerals, and total glucosinolates in choysum (Brassica rapa cv g. parachinensis) and kailaan (B. oleracea Alboglabra group) as affected by variety and wet and dry season production. Journal of Food Composition and Analysis, 24(7): 950-962.
22. Hoagland, D.R., Arnold, D.I., 1950. The water culture method of growing plants without soil. Circular. California Agricultural Experiment Station, 347: 1-6.
23. İmriz, G., Özdemir, F., Topal, İ., Ercan, B., Taş, M.N., Yakışır, E., Okur, O., 2014. Bitkisel üretimde bitki gelişimini teşvik eden rizobakteri (PGPR)'ler ve etki mekanizmaları. Elektronik Mikrobiyoloji Dergisi, 12(2): 1-19.
24. Kasım, R., 2017. Ultraviyole ışık ve çevresel stres şartlarında meyve ve sebzelerde antosiyaninlerin oluşumu ve değişimi. Meyve Bilimi, 2(Özel Sayı): 181-187.
25. King, E.O., Ward, M.K., Raney, D.E., 1954. Two simple media for the demonstration of pyocianin and fluoresin. Journal of Laboratuary and Clinical Medicine, 44: 301-307.
26. Lim, T.K., 2014. Calendula officinalis. In: T.K. Lim (Ed.), Edible Medicinal and Non-Medicinal Plants, Volume 7, Flowers, Springer, Dordrecht, Netherlands, pp. 213-244.
27. Oral, E., Tunçtürk, R., Tunçtürk, M., 2021. The effect of rhizobacteria in the reducing drought stress in soybean (Glycine max L.). Legume Research An International Journal, 44(10): 1172-1178.
28. Rahimi, A., Mehrafarin, A., Naghdi Badi, H., Khalighi-Sigaroodi, F., 2013. Effects of bio-stimulators and bio-fertilizers on morphological traits of basil (Ocimum bacilicum L). Annals of Biological Research, 4(5): 146-151.
29. Santoyo, G., Moreno-Hagelsieb, G., Carmen Orozco- Mosquedac, M., Glick, B.R., 2016. Plant growth-promoting bacterial endophytes. Microbiological Research, 183: 92-99.
30. Saranraj, P., Sivasakthivelan, P., Sakthi, S.S., 2013. Prevalence and production of plant growth promoting substance by pseudomonas fluorescens ısolated from paddy rhizosphere soil of cuddalore district, Tamil Nadu, India. African Journal of Basic and Applied Sciences, 5(2): 95-101.
31. Selem, E., Tuncturk, R., Nohutcu, L., Tuncturk, M., 2022. Effects of rhizobacteria and algal species on physiological and biochemical parameters in Calendula officinalis L. under different irrigation regimes. Journal of Elementology, 27(1): 87-97.
32. Shakiba, M.R., Dabbagh, A., Mohammadi, S.A., 2010. Effects of drought stress and nitrogen nutrition on seed yield and proline content in bread and durum wheat genotypes. Journal of Food, Agriculture & Environment, 8(3&4): 857-860.
33. Sülü, S.M., Bozkurt, İ.A., Soylu, S., 2016. Bitki büyüme düzenleyici ve biyolojik mücadele etmeni olarak bakteriyel endofitler. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 21(1): 103-111.
34. Şelem, E., Nohutçu, L., Tunçtürk, R., Tunçtürk, M., 2021. The effect of plant growth promoting rhizobacteria applications on some growth parameters and physiological properties of marigold (Calendula officinalis L.) plant grown under drought stress conditions. Yuzuncu Yıl University Journal of Agricultural Sciences, 31(4): 886-897.
35. Tunçtürk, M., Rezaee Danesh, Y., Tunçtürk, R., Oral, E., Najafi, S., Nohutçu, L., Jalal, A., da Silva Oliveira, C.E., Filho, M.C.M.T., 2023. Safflower (Carthamus tinctorius L.) response to cadmium stress: Morpho-physiological traits and mineral concentrations. Life, 13(1): 135.
36. Tunçtürk, R., Tunçtürk, M., Oral, E., 2021. Kuraklık stresi koşullarında yetiştirilen soya fasulyesinin (Glycine max L.) bazı fizyolojik özellikleri üzerine rizobacterium (PGPR) uygulamalarının etkisi. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 9(2): 359-368.
37. Uçar C., Akköprü, A., 2022. Domateste Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis'in ikincil enfeksiyonuna karşı endofitik bakterilerin biyokontrol kapasitesinin belirlenmesi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 26(1): 50-59.
38. Yolci, M.S., Tuncturk, R., Eryigit, T., Tuncturk, M., 2022. Boron toxicity and PGPR phytoremediation effects on physiological and biochemical parameters of medical sage (Salvia officinalis L.). Journal of Elementology, 27(4): 1021-1036.
39. Zhang, W., Xie, Z., Zhang, X., Lang, D., Zhang, X., 2019. Growth-promoting bacteria alleviates drought stress of G. uralensis through improving photosynthesis characteristics and water status. Journal of Plant Interactions, 14(1): 580-589.