Mikrobiyoloji ve Toprak

[acemi_caylak]

Azot fiksasyonu en fazla baklagillerle birlikte (simbiyotik) yaşayan Rhizobium bakterileri tarafından gerçekleştirilse de bunların yanında, simbiyotik yaşama ihtiyaç duymadan organik maddeleri eneji kaynağı olarak kullanan ve azot üreten bakterilerde vardır. Bu bakterilerin önemli türleri Azotobacteria, Clostridium türleri olmakla birlikte, azot bağlama güçleri daha zayıf olan Bacillus, Klebsiella, Pseudomonos ve Arthrobacter türleride azot fiksasyonunda rol almaktadır.

Ayrıca bakterilerin yanında, Aktinomisetler dediğimiz mantarlar ve bakteriler arasında ara geçiş formunda bulunan mikroorganizmalarda bazı ağaç türleri (akçaağaç, iğde vs.) ile simbiyotik yaşayarak azot fiksasyonu yaparlar. Bu organizmalar, bakteri özelliği göstermekle birlikte, dallanmış, miselli bir yapı oluştururlar. Bu türün hücreleri gram-pozitif olup, 0.5-2.0 µm (milimetrenin binde biri) çapındadır.

En önemli türleri Streptomisetler, Nocardia ve Micromonospora olarak sayılabilir. Çoğunlukla saprofit (çürükçül beslenme) olarak yaşarlar. Bakterilerin ürediği ortamlarada gelişmekle birlikte, daha çok alkali ortamlarda iyi gelişme gösterirler. (Not: Mantarlar asitli ortamda, bakteriler nötral ortamda daha iyi gelişirler.) Toprakta yaygınlık bakımından bakterilerden sonra gelirler. 1 gram toprakta 100.000-10.000.000 adet düzeyinde bulunmakla birlikte bu sayılar ortamın pH seviyesine ve karbon kaynaklarına göre değişir. Alkali nitelikli ve yüksek organik madde içeren topraklarda sayıları yüz milyona kadar çıkabilir.

Aktinomisetler, toprak toplam mikroorganizma sayısının %10 - %50' sini oluştururlar. Bu organizmaların konidiasporları kurumaya ve diğer çevre kouşullarına çok dayanıklıdırlar. Aktinomisetler, hetetrofik (besinini kendisi üretmeyen, dışarıdan alan) organizmalar olup, yaşamları toprakta bulunan organik maddelere bağlıdır. Karbon kaynağı olarak basit ve yüksek moleküllü organik asit ve şekerleri - polisakkarit, lipid, protein ve alifatik hidrokarbonları- kullanırlar.

Aktinomisetlerin bir çok türü, selüloz, nişasta, inülin ve kitini yavaş bir şekilde ayrıştırır, amonyum, nitrat, amino asitler, pepton ve proteinleri azot kaynağı olarak kullanırlar. Bu organizmaların bir çok türleri antibiyotik adı verilen mikrobiyal toksin metabolitleri sentezlemeleri bakımından önem taşırlar. Günümüzdeki sentetik antibiyotiklerden önce, Streptomycine, Klortetracyline, Oksitetracyline, ve Siklohekzimin gibi önemli antibiyotikler aktinomisetlerden elde edilmiştir. Streptomiset türlerinin 3/4'ü antibiyotik maddeleri salgılamaktadırlar. Bu organizmaların ayrıca çevrelirindeki ortama vitamin ve gelişim faktörleri salgıladıklarıda saptanmıştır.

Aktinomisetlerin bir önemli özelliğide iyi bir ayrıştırıcı olmalarıdır. Bu nedenle ayrışmaya dirençli olan lignin gibi karmaşık yapılı bileşikler ve doğal koşullarda ayrıştırılmamış olan organik kimyasal bileşiklerin ayrıştırılması, bu organizmalarca gerçekleştirilmektedir. Örneğin Nocardia sentetik kimyasal maddelerle ağır hidrokarbonların ayrışmasında etken bir organizma olarak bilinmektedir. Kitin ayrışması Streptomisetler tarafından gerçekleştirilir ve çok karakteristiktir. Kitin ayrıca Micromonospora tarafından da ayrıştırılır. Bu cins keza selüloz, glikozidler ve hemiselüloz ayrışmasında etkendir. Nocardia ise parafinler, fenoller, steroidler ve primidinlerin ayrışmasında işlev görür.

Aktinomisetlerin diğer salgıları yanında, Stretomycet'lerden pek çok tür ektraselüler enzim sağlayarak bakterileri çözerler (lysis). Aktinomisetlerin bu etkisi toprak ekosistemindeki mikrobiyal denge oluşumunda önemli bir işlevdir.

Aktinomisetlerin çoğu mezofil olup optimum gelişme sıcaklıkları 25-30 °C dir. Termofilik formlar ise, çok yaygın olmayıp 55-65 °C lerde gelişen formlar olup, aslında 30 °C de gelişen fakültatif (hem aerob hemde anaerob) termofillerdir. Yine de termofolik aktinomisetler toprak, hayvan gübresi ve kompost yığınlarında bulunur ve parçalanması zor selüloz türü bileşikleri parçalarlar.

Aktinomisetler toprak ekosisteminde şu işlevlere sahiptirler.

1- Topraktaki bazı dirençli bitki ve hayvan dokularının ayrışması
2- Bitki dokuları ve yaprak döküntülerinin çeşitli formlara dönüştürülümesi ile humus oluşumu
3- Yeşil gübrelerin, kompost ve hayvan gübresi yığınlarının olgunlaşması ve transformasyonu. Bu koşullarda termofilik aktinomisetler başat grup olup, bazen kompost yığınlarının yüzeyi bu grup organizmaların yayılması ile tipik beyaz ve gri renk alır.
3- Toprak kökenli bitki hastalıklarının oluşturulması. Örneğin patates uyuzu ve leke hastalığı (S.scabies ve S.ipomoeae)
4-Bazı insan ve hayvan enfeksiyonları. Örneğin Nocardia asteroides ve N. otitidis-caviarum.
5- Mikrobiyal antagonizm ve toprak komünitelerinin düzenlenmesinde (ragülasyon) antagonistik etki ile kontrol sağlama. Aktinomisetlerin toprak ekosistemindeki bu rolleri antibiyotik ve enzim ürtme kapasiteleri ile ilgili olup, mantar ve bakterinin çözünmesi veya gelişiminin baskı altına alınmasında etken olur. Örneğin topraklara kitin ilavesi ile yüksek bitkilerde hastalık oluşturan bazı mantar türlerinin baskı altına alınması mümkündür.

Baklagillerin dışında 13 diğer cins ağaç ve çalı türünden bitkilerin kökleri azot bağlayan mikroorganizmalarla simbiyoz yeteneğindedir. İşte burada aktinomisetler en önemli rolü üstlenmektedir. En tanınmış cinslerden Alnus (kızılağaç, akçaağaç), Elagnus (İğde), Myrica gale (Kral biberi) sayılabilir.

Örneğin Alnus crispa (Amerika yeşil kızılağacı) yılda hektar başına 61.5 kg azot sağlayabilmektedir. Alnus türünün oluşturduğu nodüller yaklaşık 5 cm büyüklükte olabilmektedir. Benzer olarak tropik türlerden olan Casuarina timber senede hektara 58.5 kg civarında azot sağlayabilmektedir. Yapılan detaylı sitolojik (hüvre biyolojisi) incelemeler nodül içinde bulunan ortakçının aktinomiset olduğunu göstermektedir.