Bitki patojenik fungusu olan fusarium verticillioides'in oksidatif fotodinamik inaktivasyonu

Abstract

Fungisitlerin hem klinik hem de tarımsal alanlarda yaygın olarak kullanılması, mantarların tolerans kazanmasına neden olmuştur. Bu konuya karşı artan bir endişe, alternatif yaklaşımların araştırılmasına yol açmıştır. Bu bağlamda, fotodinamik inaktivasyon (PDI), geleneksel fungisitlere karşı umut verici bir alternatiftir. PDI, prensip olarak ışık, oksijen ve ışığa duyarlaştırıcı madde (PS; fotosensitizer) olmak üzere üç temel bileşenden oluşmaktadır. Bu tez kapsamında, PDI uygulamasıyla iki farklı PS (BODIPY türevi ve Rose Bengal) kullanarak, mısır bitkisi (Zea mays)'n de enfeksiyona yol açan fungus türü olan Fusarium verticillioides üzerinde büyüme inhibisyonu gözlemlemek amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, F. verticillioides'in konidi adı verilen sporlarına her bir PS ayrı ayrı uygulanarak, PS uygulanmamış konidileri içeren kontrol grubu ile karşılaştırmalı olarak minimum inhibitör konsantrasyon (MIC) değerleri belirlendi. Kontrol ve deney gruplarında bulunan konidiler ışıklı ve karanlık koşullarda PS'ler ile inkübe edilerek hayatta kalma oranları hesaplandı. Hücreler arası reaktif oksijen türlerinin (ROS) miktarı, PS'ler uygulanmış F. verticillioides konidiler üzerinde 2',7'-diklorofloresin diasetat boyaması kullanılarak florometrik olarak ölçüldü. PS'lerin, konidilerin patojenitesine olan etkisini belirlememek için, PS'ler uygulanmış konidilerin mısır yaprakları üzerindeki etkileri gözlemlendi. Moleküler düzeyde, PS'lerin uygulandığı kondilerde, Sterol 14 a-demetilaz (Cyp51) ve mitokondriyal sitokrom b (Cytb) ve süksinat dehidrojenaz (SDH) genlerinin ekspresyonu qRT-PCR ile belirlendi. Sonuç olarak, fungus büyümesinin inhibisyon derecesinin PS konsantrasyonu ile arttığı gözlendi. PS uygulaması nedeniyle ROS üretiminin artması, PS'ler tarafından ışık ile aktifleştirilen reaktif oksijenin, yapraklarda mantar büyümesini ve patojenitesini engelleyen yerel bir hücre ölümüne neden olduğunu düşündürmektedir. Bu bulgular, PDI için PS'lerin yeni bir fungusit olarak kullanılabilecek potansiyellerinin olduğunu göstermektedir.

Widespread use of fungicides in both clinical and agricultural areas has caused the fungi to gain tolerance. Growing concern over this issue has led to the search for alternative approaches. In this context, photodynamic inactivation (PDI) is a promising alternative to conventional fungicides. PDI basically consists of three basic components: light, oxygen, and photosensitizer (PS). In this thesis, the properties of two different dye (BODIPY and Rose Bengal) as photosensitizers in PDI applications were evaluated on conidia of maize (Zea mays)-pathogenic fungus species Fusarium verticillioides. The efficacy of PDI with each PS was determined by the comparative minimum inhibitory concentration (MIC) and the survival of the conidia number under and without light. The amount of intercellular reactive oxygen species (ROS) was measured in a fluorometric assay using 2',7'-dichlorofluorescein diacetate staining on PS-treated F. verticillioides conidia (spores). The effects of pathogenicity of PSs-treated spores on maize leaves were also investigated. At the molecular level, the expression of Sterol 14 a-demethylase (Cyp51), mitochondrial cytochrome b (Cytb) and succinate dehydrogenase (SDH) genes in response to PS application were determined by qRT-PCR. As a result, it was observed that the degree of inhibition of fungal growth increased with PS concentration. The increased production of ROS due to PS application suggests that photoactivated reactive oxygen by PSs induces a local cell death that inhibits fungal growth and pathogenicity in leaves. These findings present PSs as a new fungicide for PDI.