Rumeysa Ekim Giriş
Bitkilerin gelişmesini teşvik eden ve kök bölgesinde koloniler halinde bulunan “bitki probiyotik bakteriler″ vardır. Bitki gelişimini teşvik eden bu rizobakteriler, PGPR olarak da adlandırılmaktadır. PGPR, bitkilerin bağışıklıklarını iyileştirme yeteneğine sahip, doğal olarak bulunan ve bitki rizosferinde yaşamlarını sürdüren toprak bakterileridir.
Bitki probiyotik bakteriler, ana bitki ile etkileşimlerine göre iki sınıfa ayrılır;
- Bitki dokularında veya hücrelerinde yaşayan, kendi metabolizmasını doğrudan konakçı bitki ile değiştiren ve bitki gelişimini olumlu yönde etkileyen endofitler,
- Bitki hücrelerinin dışında yaşayan ve rizosfere saldıkları metabolitlerin bir sonucu olarak bitki büyümesini arttıran, serbest yaşayan rizobakteriler.
Endofitik bakterilerin çoğu, konakçı bitkinin hücreler arası alanlarında yaşamaktadır. Bitkinin patojenlere karşı savunmasını ve gelişimini etkileyerek faydalı olabilmektedirler. Ayrıca, içinde bulunduğu bitki hücresine nüfuz eden ve konakçıları ile tamamen karşılıklı etkileşimler oluşturabilen bakteriler de vardır. Bu gibi bakteriler bitki hücreleri içinde bakteriyel farklılaşma sürecinden geçerek özel yapıların oluşmasını sağlarlar. Simbiyotik bakteriler olarak bilinen Rhizobium bakterileri, konukçuları ile simbiyotik bir ilişki kurar ve atmosferik azotu sabitlerler. Rhizobium bakterileri genelde kök nodülleri olarak isimlendirilen özel bir kök yapısı oluştururlar. Başka simbiyotik ilişkilere örnek olarak bakteriyel azot sabitlemesinin gerçekleştiği Alnus ağaçları gibi aktinorhizal bitkilerde nodüllerin oluşumunu teşvik eden Frankia, siyanobakteriler ve sikadlar arasındaki simbiyoz verilebilir.
Araştırmalar
Birçok çalışmada bakterilerin topraklardaki besinleri bitkilerin kullanabileceği şekle dönüştürerek, bitkilerin besin maddelerine ulaşımlarını arttırma vasıtasıyla besin alımını etkilediği görülmüştür. Buna ek olarak, bu bakterilerin çevresel stresleri azaltma veya önleme mekanizmaları ile patojenlerin sebep olduğu bitki hastalıklarının önlenmesi, fitohormon biyosentezi gibi bitki gelişimini desteklemek için farklı mekanizmalara sahip oldukları bildirilmiştir.
Pek çok bakteriyel endofit, bitki büyümesinin ve gelişiminin farklı aşamalarındaki çeşitli proseslerde yer alan organik moleküller olarak tarif edilen fitohormonları sentezleyebilmektedir. Fitohormonların bazı mikroorganizmalar tarafından biyosentezi bitki patojenezinde işlev görebilmiş, bitki gelişimini teşvik edici özellikler olarak bitki büyüme ve gelişmesine katkıda bulunmuştur.
Bakterilerin Yararlı Etkileri
Oksinler, bazı bakteriler aracılığıyla üretilen fitohormonlardır. Oksinler arasında indol-3-asetik asit (IAA), bitkilerde en aktif ve en bilinen oksindir. IAA, hücreleri esnetme aracılığıyla köklerin ve sürgünlerin büyümesini sağlayan oksin hormonudur. Bu hormon genellikle Agrobacterium, Arthrobacter, Actinomyces, Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Caulobacter, Enterobacter, Pantoea, Pseudomonas, Rhizobium, Salmonella ve Sthapylococcusbakteri cinsleri tarafından üretilir. Azotobacterchroococum ve Bacillusmegaterium şuşlarının sitokinin ürettiği ve hıyar büyümesini desteklediği belirtilmiştir. Birtakım bakteriler, bitkilerde etilen oluşumunu hidrolize etmek için 1-aminosiklopropan-1-karboksilat deaminaz (ACC deaminaz) üretmekte ve böylece bitkilerde etilen seviyelerini düzenleyerek yüksek etilen yoğunluğunun olumsuz etkilerinin bir bölümünü önlemişlerdir. Yapılan bir çalışmada, tuzlu topraklarda Hartmanni bacterdiazotrophicus’un ACC deaminaz üreten bir suşu ile muamele edilen arpada (Hordeumvulgare), bitki gelişiminin arttığını tespit etmişlerdir.
Fosfor, azottan sonra önemli bir bitki besin elementidir. Topraktaki fosforun kolayca alınamaması, önemli bir büyüme sınırlandırıcı etmen olarak kabul edilmektedir. Yararlı bakteriler, organik asit üretimi veya başka mekanizmalarla organik ve inorganik fosfatın çözünürlüğünü arttırmakta ve bitkilerin alabileceği şekle çevirmektedir. K (Potasyum), bitki büyümesi için gerekli bir besin elementidir. Bazı rizobakterilerin çözünmez K türlerini kullanabilir hale çevirdikleri gözlemlenmiştir. En çok sayıda potasyum çözücü olarak Paenibacillus ve Bacillus cinsleri belirlenmiştir.
Aşırı sıcak, kuraklık, aşırı yağışın sebep olduğu taşkınlar, tuzluluk, ağır metal kaynaklı fitototoksisite ve oksidatif stres gibi olaylardan kaynaklanan abiyotik stres, dünyada ürün kaybının başlıca sebebidir. P. putida Rs-198, tuza maruz kalmış topraklarda pamuk fidelerinin çimlenme oranını ve gelişimini arttırmıştır. P. fluorescens MSP-393 suşu, tuzlu topraklarda yetiştirilen pek çok ürünün gelişimini olumlu etkilemiştir. Pseudomonas türleri, tuz stresine karşı koruyucular olarak hareket ederek, K⁺, Mg⁺² ve Ca⁺² emilimini artırmış, Na⁺ tutulumunu azaltarak, IAA üretimiyle bitkilerin gelişimine kazanç sağlamışlardır. PGPR mekanizmalarına sahip rizobakterilerin kirlenmiş topraklarda bitki gelişimine olanak sağlayan ve kirleticileri parçalayabilen özelliklere sahip oldukları saptanmıştır.
Bazı probiyotik bakterilerin ise, bitki patojenlerinin bir kısmının gelişmesini engelleyen antibiyotik maddeler ürettiği gözlemlenmiştir. Örneğin, yüksek selenyum yoğunluğuna dirençli Bacillus, Acinetobacter, Paenibacillus ve Klebsiella cinslerinin farklı türleri, aynı patojenin biyokontrolünde bulunmuştur. Antibiyotik üreten Psedomonas spp. suşu, buğdayda kök ve kök boğazı çürüklüğüne sebep olan Gaeumannomycesgraminis var. tritici’nin engellenmesini sağlamıştır.
Kaynaklar:
- Bitki Koruma (Fitopatoloji), Prof.Dr. Figen YILDIZ, Ege Üniversitesi, Bitki Koruma Bölümü, Bornova, 2011
- Bitki Gelişimini Uyaran Kök Bakterilerinin Genel Özellikleri ve Etkileri, Journal of AARI, Nedim ALTIN, Tayyar BORA, 15(2) 2005, 8-103.
- Bitki Büyüme Düzenleyici ve Biyolojik Mücadele Etmeni Olarak Bakteriyel Endofitler, Serap Melike SÜLÜ, İ.Adem BOZKURT, Soner SOYLU, Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 21(1):103-111 (2016).
- Bitki Probiyotik Bakteriler: Bitkiler Üzerindeki Rolleri ve Uygulamalar, Çiğdem KÜÇÜK, InterneationalJournal of life Sciences and Biotechnology, 2019. 2(1): p. 1-15.
Editör: Sibel Öncel
