[acemi_caylak]

Biyolojik Kontrol Araçları

Biyolojik kontrol araçları, doğada bulunan virüs, bakteri, mantar, nematod, böcek vb. canlıların kültür ortamında üretilerek çoğaltılmasından oluşur.

Ayrıntılara geçmeden, parazitizm üzerine bir öykü anlatarak giriş yapalım.

Aşağıdaki resimde görülen sinek, şeker pancarında büyük zarara yol açan bir sinek. İsterseniz zarar sürecini, Dr. Osman Erdem Özgür’ün Ders Notları’ndan aktaralım.



“Kışı toprakta, 5 mm uzunluğundaki oval, kahverengimsi pupa olarak geçirdikten sonra ilk sinekler nisanda ortaya çıkarlar ve sayıları mayıs başında çok artar. Ergin sinekler 6-7 mm uzunlukta, gri- kahverengi ve üzeri tüylü olup, iki şeffaf kanat ve gri-siyah renkli bacaklara sahiptir. Çiftleşmeden sonra dişiler 1 mm uzunluktaki yumurtalarını 3-10’lu kümeler halinde yaprağın alt yüzeyine bırakırlar. Larvalar yumurtadan çıkar çıkmaz yaprağın üst ve alt epidermisi arasındaki parankima dokusuna girerek beslenirler. Her larvanın açtığı kendine ait galeriler daha sonra birleşerek larvalar irileştikçe yaprakta kabartı halini alırlar. 6-8 mm uzunlukta beyazımsı ve kısmen şeffaf vücutlu larvanın içindeki yedikleri yaprak materyali dıştan gözle gözükebilir. Yaşam döneminin sonunda larvalar yaprağı terk edip toprağa girer ve pupa olurlar. Yılda 2-3 döl verirler. İlk nesil en zararlı olan nesildir. Larva sayısı çoksa bitkileri tamamen yok edebilirler. Sonraki döllere ait larvaların sayısı yüksek olsa da, dış yapraklarla beslendikleri için zararları hafiftir.”

Şimdi de bu sineğin düşmanı mantarın öyküsünü Wisconsin Üniversitesi Biyoloji Bölümü öğretim üyelerinden, Thomas J. Volk’tan aktaralım.
“Entomopbtbora muscae adlı mantar şeker pancarı sineğinin baş düşmanıdır. Bu mantarın sporu şanssız böcek üzerine yapıştığında üremeye başlar. İlginç bir şekilde sineğin kabuğundan içeri girer, sineğin beynine yönelir ve sineğin sürünme hareketlerini kontrol etmek üzere miselyumlarını beynin özel bölümlerine yöneltir. Böylelikle sineği en yakın yüzeye inmeye zorlar ve olabildiğince hızlı sürünmesini sağlar. En sonunda mantarın hifi sineğin vücuduna doğru büyür ve sineğin bağırsaklarını sindirmeye başladığı anda sinek ölür. Daha sonra sineğin vücudundaki küçük yarıklardan sporlarını dışarıya salar ve yeni sporlar yeni kurbanlar üzerine konarlar.”

Biyolojik mücadelenin temel yaklaşımı, bu sinek ve mantar örneğindeki gibi zararlıları kendi doğal düşmanları ile yok etme üzerine kuruludur. Biyolojik mücadelede kullanılan fungal ve bakteriyel antagonistler; bitkinin kök kısmında kolonize olma, besin-yer rekabeti, antibiyosis, parazitizm, uyarılmış sistemik dayanıklılık gibi etki mekanizmalarıyla patojeni baskı altına almaktadır. Ancak henüz bu çalışmalarda istenilen sonuçlar elde edilmiş değildir. Çünkü bakteriyel ve fungal antagonistler hedef patojen dışında, topraktaki diğer pek çok mikroorganizma ilede mücadele etmektedir. Üstelik laboratuar koşullarında (in vitro) etki gösteren bazı türler, gerçek saha uygulamalarında aynı etkiyi göstermemekte veya toprağın yapısından (örneğin pH) dolayı her tarlada aynı sonucu vermemektedir. Ayrıca bu antagonistlerden elde edilen biyopestisitlerin raf ömrünün kısa olması, üretici firmalar ve kullanıcılar açısından bir dezavantaj oluşturmaktadır.

Tüm bu olumsuzluklara rağmen biyokontrol ajanlarının kullanımı sonucunda yüksek verim elde edilmekte, gübre ve ilaç kullanımı azalmaktadır. Üstelik bu mikroorganizmaların kültürel mücadele ile birlikte uygulanması durumunda elde edilen başarı yüzdesi çok daha yüksek olmaktadır. Bu dezavantajlarını bir kenara bırakacak olursak, biyolojik mücadele kimyasal mücadeleye göre daha ucuz, doğal dengeyi bozmayan ve insan sağlığına olumsuz etkisi olmayan bir mücadele yöntemidir. Üstelik yapılan bazı araştırmalarla kullanılan bazı biyolojik kontrol ajanlarının fungusitler kadar etkili olduğu saptanmıştır. Amerika’da sadece 3.000-6.000 kanserli hastanın hastalığının nedeninin yiyeceklerdeki ilaç kalıntılarından kaynaklandığı düşünülürse, bu mücadele yönteminin önemi daha iyi anlaşılacaktır (Cook and Baker,1989).

Biyolojik mücadele, hastalığa neden olan patojenin ya da parazitin aktif ya da dormant zamanında bir ya da daha fazla mikroorganizma ile kontrol edilmesi olayıdır (Deacon, 1983). Bu amaçla günümüzde çok sayıda biyolojik kontrol ajanından değişik preparatlar üretilmiştir. Biyolojik mücadele ile üretim miktarı artarken, patojenlerin kimyasallara karşı geliştireceği dayanıklılık ortadan kalkmaktadır. Kullanılan kimyasal ilaçlar hedef alınan ya da alınmayan mikroorganizmalarda dayanıklılık oluşumu gibi önemli problemlere neden olmaktadır. Bu durum hastalıkla mücadeleyi zorlaştırmaktadır. Örneğin; ateş yanıklığı hastalığına neden olan Erwinia amylovora bakterisi ile mücadelede yoğun antibiyotik kullanımından dolayı, antibiyotiğe dayanıklı ırklar geliştirmiştir. Hastalıklarla mücadelede biyolojik mücadele ajanlarının kullanılması hem biyolojik dengenin bozulmamasını hem de çevre kirliliğinin oluşmasını engellemektedir.

Bilindiği gibi toprakta biyolojik düzenin tesisinde etkili bir faktörde mikrobiyal antagonizmdir. Topraktaki organik madde miktarı yükseltilerek veya toprağa patojenlerin düşmanı olan mikroorganizmalar (biyolojik kontrol ajanları) eklenerek, pek çok nematot ve patojen bakteri ve mantara karşı antagonist etki yapan mikroorganizmaların populasyonu artırılır.

Antagonistik mikroorganizma ya da patojenin avirülent (zararsız, hastalık oluşturmayan mikroorganizma) ırklarınca zengin olan topraklar, baskın topraklar olarak nitelendirilir. Bu gibi topraklarda patojenlerin aktivitesi doğal olarak engellenmektedir. Bu mikroorganizmalar ayrıca köklerde iyi kolonize olarak da bitki kök gelişimini teşvik etmekte ve sağlıklı bitkilerin gelişmesini sağlamaktadırlar. Tohum kaplaması şeklindeki uygulama, bitki kök aksamında oluşabilecek hastalıklarla mücadelede önemli yer tutmaktadır (Harman, 2002). Mısır tohumları Bacillus subtilis bakterisi ile muamele edilerek ekildiğinde mısırda fide yanıklığına neden olan Fusarium roseum f. sp. cerealis etmenine karşı Captan ve Thirarn’lı ilaçlar kadar başarılı olduğu saptanmıştır.

Trichoderma türü funguslar (Trichoderma harzianum, Trichoderma viride, Trichoderma virens) tarım topraklarında ve bitki toprak üstü aksamında yoğun olarak bulunmaktadır. Bu türler patojen fungusların hücre duvarını eriterek hif içindeki stoplazma ürünleriyle beslenmektedir. Etki mekanizmaları hiperparazitizm, antibiyosis (kitinaz enzimi, gliotoksin, gliovirin v.s.) ve rekabet şeklindedir. Bunlar bitki kök yüzeyinde gelişerek patojenlere karşı bariyer oluşturur. Fungusun salgılamış olduğu pektolitik enzimler asidik ortamlarda optimal çalışmaktadır. Ayrıca toprakta çok iyi ve hızlı kolonize olma özelliğine sahip olan Trichoderma türleri patojenle besin ve alan yönünden rekabete girerek patojeni baskı altında tutabilmektedir.

Bu tür funguslar çeşitli antibiyotikler salgılamaktadır. Trichoderma türleri arazi koşullarında özellikle kök boğazı çürüklüklerine (Rhizoctonia spp., Fusarium spp., Pythium spp., Sclerotonia spp.) neden olan mikroorganizmaları elimine etmede önemli rol oynamaktadır. Örneğin dikim öncesinde tohumlara Trichoderma viride uygulandığında, tohum yüzeyinde kolonize olur ve sadece kutikuldeki mevcut patojenleri öldürmekle kalmayıp, toprak kaynaklı patojenlere de koruma sağlar.

Bir başka örnek; Rhizoctonia solani toprak neminin fazla ve toprak ısısının çok yüksek olmadığı koşullarda yeni çimlenen tohumlara bulaştıktan sonra onların ölümüne yol açar. Ancak toprakta yeterli miktarda Trichoderma harzianum varsa Rihizoctnia solani hastalık oluşturamaz. Çünkü Trichoderma harzianum hifleriyle Rihizoctnia solani’nin çevresini sararak salgıladığı ezimlerle patojenin hücre duvarını parçalayarak su kaybetmesine ve onun ölümüne yol açar. Rhizoctonia solani mücadelesi toprak organik maddesini artırmakla çözümlenemez. Bu patojene karşı mutlaka Trichoderma harzianum uygulanmalıdır.

Bu antagonist ile yapılan çalışmalara bakacak olursak; Howell ve Stipanovic (1983), pamukta Rhizoctonia solani, Pythium ultimum ve Fusarium solgunluğuna karşı Trichoderma virens ırklarının etkilerini incelemişler, Trichoderma virens‘in Rhizoctonia solani ve Pythium ultimum‘u antibiyotik etkisiyle baskı altına aldığını, ayrıca Howell (1987), antagonist fungusun Rhizoctonia solani‘yi ve Fusarium solgunluğunu mikoparazitizm etkisiyle engellediğini tespit etmiştir.

Trichoderma virens izolatlarının G-4 ve P ırklarının “Gliovirin” isimli antibiyotik ürettiği, G-6 ve Q ırklarının ise “Gliotoksin” isimli antibiyotik ürettiği, bu antibiyotikler yardımıyla Verticillium solgunluk hastalığının baskılandığı saptamıştır. (Howell ve arkadaşları, 1993)

Talaromyces flavus ile yapılan çalışmalara bakacak olursak; Fravel ve Roberts (1991) ve Stosz ve arkdaşları (1996), Talaromyces flavus‘un glikoz oksidaz enzim aktivitesi ve hiperparazitizm etki mekanizması yoluyla Verticillium dahliae‘nın mikrosklerotlarının çimlenmesini engellediğini saptamışlardır.

Zeise ve Kersten (1997), pamuk tohumunu Talaromyces flavus‘un askospor süspansiyonu ile muamele ederek bulaşık tarlaya ektiklerinde Verticillium dahliae‘nın %57 oranında engellendiğini saptamışlardır.

Fravel ve Larkin (1997), Talaromyces flavus‘un glikoz oksidaz enzimi üreten ırkının Verticillium dahliae‘nın mikrosklerotlarını öldürdüğünü, bu durumun ise enzimin dolaylı olarak hidrojen peroksit üretimini teşvik etmesinden kaynaklanabileceğini ileri sürmüşlerdir.

Alginik asit diğer bir adıyla algin, kahverengi denizyosunlarından elde edilen bir anyonik polisakkarittir. Alginik asit esmer yosunların birinci hücre çeperlerini oluşturur ve miktarı yosunların türlerine ve mevsimlere göre % 14-40 arasında değişir. Alginik asit suyla temas ettiğinde, yapışkan bir jel halini alır ve ekstrakt edilmiş biçimleri kendi ağırlığının 200-300 katı su adsorbe edebilir. Bu maddenin endüstriden tarıma kadar bir çok kadar kullanım alanı vardır. Tarımda yaygın kullanımı gübre şeklindedir. Renkleri beyazdan sarımtrak kahverengiye kadar değişen bu maddenin, filament, granül ve toz halinde preparatları piyasada bulunmaktadır.

Talaromyces flavus’un Verticillium dahliae’yi kontrol edebildiği yukarıda söz edildiği gibi bir çok araştırma ile kanıtlammıştır. Bir uygulamada, Vertisilyum bulaşıklığı olan bir patates tarlasına, alginik asit, buğday kavuzu ve Talaromyces flavus (%0.5) karıştırılarak uygulama yapılmış ve Verticillium dahliae’nin topraktaki populasyonunun %90 üzeri bir oranda zaldığı görülmüştür. Ayrıca patlıcanla da test yapılmış, Talaromyces flavus patlıcan köklerinde kolonize olmuş ve patlıcan köklerindeki Verticillium dahliae kolonizasyonunu azaltmıştır. Patlıcanda yapılan uygulamada sadece alginik asit, buğday kavuzu uygulmasında da Verticillium dahlia kolonizasyonunun azaldığı gözlemlenmiştir.

Biyolojik mücadelede bakterilerden, Bacillus subtilis, Bacillus cereus ve Bacillus megatherium türleri kullanılmaktadır. Bu bakteriler antibiyosis etki ve besin-yer rekabeti mekanizması ile patojenleri engellemektedirler.
Bu antagonist bakteriler ile yapılan çalışmalara bakacak olursak; Rossall ve Mcknight (1990), pamukta Rhizoctonia solani‘ye karşı fungisit karışımı, Quantum 4000 (Bacillus subtilis) ve Bacillus subtilis MBI 600′ün talk biyoformulasyonunu tarla denemelerinde kullanmışlar, deneme sonucunda Bacillus subtilis MBI 600′ün fungisit karışımı ile aynı oranda etkili olduğunu saptamışlardır.

Safiyazov ve arkdaşları (1995), Bacillus subtilis 23 ve Bacillus megatherium 26 nolu izolatları pamukta Rhizoctonia solani, Fusarium spp. ve Verticillium dahliae‘ye karşı in vitro da (laboratuar ortamı) ve tarlada test etmişler, testler sonucunda antagonist bakterilerin antibiyotik üreterek patojenleri baskıladığını, özelliklede Bacillus subtilis 23′ün Verticillium dahliae ve Fusarium spp.‘ye karşı çok etkili olduğunu tespit etmişlerdir.

Pleban ve arkadaşları (1995), Pamuk tohumlarına Bacillus cereus‘un 65 nolu izolatını, Bacillus subtilis‘in 72 nolu izolatını ve Bacillus pumilus‘un 85 nolu izolatını inokule etmişler, sera koşullarında bu antagonist bakterilerin “kitinaz enzimi” ile Rhizoctonia solani‘yi %60 oranında baskıladığını belirlemişlerdir.

Ülkemizde yapılan bir çalışmada ise Ulukuş (1988), topraktan izole ettiği Bacillus spp. izolatını in vitro da fungal bitki patojenlerine karşı testlemiş, test sonucunda antagonist bakterinin özellikle Verticillium dahliae ve Rhizoctonia spp.‘nin gelişmesini engellediğini (6-10 mm engelleme zonu oluşturmuş) tespit etmiştir.

Fluoresan pseudomonaslar gram negatif, King B besi yerinde UV ışık altında fluoresans veren, polar kamçılı, bitkilerin hem kök katmanında hem de toprak üstü organlarında epifitik (zararsız) olarak yaşayabilen, hızlı kolonize olabilen bakterilerdir. Fungal hastalıklara karşı biyolojik mücadelede Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas cepacia bakterileri kullanılmaktadır. Bunlar rekabet (besin ve yer) ve antibiyosis (bu bakterilerin ürettiği antibiyotikler; 2,4,5-chlorophenoxy asetik asit, pyrrolnitrin ve pyoluteorin) ve sistemik uyarılımış dayanıklılık mekanizması ile patojenleri baskılamaktadırlar.

Zaki ve arkadaşları (1998), Arizona da 1995-1996 yıllarında Rhizoctonia solani' ye karşı tarla denemelerinde Pseudomonas cepacia‘nın D1 ırkını, Deny, Kodiak gibi peparatları ve fungisit karışımlarını (metalaxyl, triadimenol, thiram) kullanmışlar, denemenin sonucunda D1 ırkı ve fungisit karışımlarıyla muamele edilmiş pamuk tohumlarından çıkan bitkilerin hastalığa yakalanmadığını, bununda D1 ırkının “Ppyrrolnitrin ve Amino Pyrrolnitrin” isimli metabolitleri üretmesinden kaynaklanabileceğini ileri sürmüşlerdir.

Niu ve arkdaşları (1999), pamuk tohumlarını Pseudomonas fluorescens' in 32 nolu ırkı ve Carbendazim etki maddeli bir fungisit ile muamele ederek Verticillium spp.’ye karşı test etmişler, bu tohumlardan çıkan bitkilerde Pseudomonas fluorescens 32 tek başına kullanıldığında hastalığın %67 oranında azaldığını, Carbendazim tek başına kullanıldığında %64 oranında azaldığını, her ikisi birlikte kullanıldığında ise hastalığın %73 oranında azaldığını saptamışlar, Ayrıca Pseudomonas fluorescens 32 ile muamele edilmiş pamuklarda büyüme ve gelişmenin de oldukça iyi olduğunu saptamışlardır.

Ülkemizde yapılan bir çalışmada; Demir ve arkadaşları (1999), sağlıklı pamuk tohumlarından ve rizosferden yaptıkları izolasyonlarda 128 adet fluoresan pseudomonas izolatı elde etmişler ve bu izolatları in vitro da Rhizoctonia solani‘ye karşı test etmişler, Bunlardan antagonist etki gösteren Pseudomonas fluorescens 14 ve Pseudomonas putida 13 nolu izolatların sıvı ve kuru formülasyonlarını, pamuk tohumlarında çökertene karşı etkilerini incelemişler, kuru formulasyonun %58 oranında etkili olduğunu tespit etmişlerdir.

Erdoğan ve Benlioğlu (2007), Verticillium solgunluk hastalığı ile doğal olarak bulaşık bir tarlada iki farklı pamuk çeşitinde fluoresan pseudomonasların verticillium solgunluğuna olan etkisini %60 olarak saptamış, ayrıca bu bakterilerin kütlü pamuk veriminde yaklaşık %15-20 oranında artış sağladığını tespit etmiştir.

Not: Bu yazı kendi blogumdaki, Toprak Kökenli Mantar Hastalıkları ile Mücadele yazımdan bir bölümdür. Çok uzun bir yazı olduğu için tamamını buraya ekleyemedim.