Buğday rizosferik topraklarından izole edilen ACC deaminaz üreticisi bakterilerinin izolasyonu ve potansiyellerinin değerlendirilmesi

Abstract

İklim değişikliği ve çevre sorunları tarımsal faaliyetlere yönelik en büyük tehditlerden biri haline gelmiştir. Elverişsiz şartlara neden olan faktörlere ise stres denir. Bitkiler stres koşulları altında hayatta kalabilmek için bazı mekanizmalar kullanırlar. Bu mekanizmalardan biride bitki strese maruz kaldığında etilen seviyesini arttırmasıdır. Etilen seviyesinin aşırı üretimi stres etileni olarak adlandırılır ve bitkinin stres koşullarında hayatta kalmasını olumsuz etkiler. Bitki köklerinde simbiyotik olarak yaşayan bazı bitki büyümesini teşvik edici bakteriler ACC deaminaz enzimi üretirler. ACC deaminaz enzimi etilen hormonunun öncü maddesi olan 1-aminosiklopropan-1 karboksilat (ACC)'yi parçalayarak bitkideki stres etileni seviyesini düşürerek biotik ve abiyotik stres koşulları altında bitki büyümesini teşvik eder. Bu bilgiler doğrultusunda 121O649 no ile TÜBİTAK tarafından desteklenen proje kapsamında yaygın olarak 5 farklı bölgeden seçilen (Tekirdağ, Konya, Ankara, Sivas ve Diyarbakır) buğday tarlalarından rizosferik toprak örnekleri kullanılmıştır. İlgili topraklardan total DNA izolasyonu yapıldıktan sonra acdS gen varlığı özelliği polimeraz zincir reaksiyonu yöntemiyle taranmıştır. Aynı rizosferik toprak örneklerinden toplam 347 adet bakteri izole edilmiştir. ACC deaminaz enzim aktivitesina sahip olduğu düşünülen izolatlar, klasik ve spektrofotometrik analizler ile taranarak en iyi aktiviteyi gösteren 3 izolat seçilmiş ve acdS primerleri kullanılarak gen varlığı gösterilmiştir. Potansiyellerin değerlendirilmesi için domateslerin çimlenmesine olan etkileri test edilmiştir. Testlere göre AT1A-22 izolatının negatif kontrolüne göre 200 ve 220 mM tuz sıcaklığında kök kuru kapasitesi önemli bir değişim olmadığı, DT2A-4 izolatının kontrolüne göre 180 mM tuz konsantrayonunda kök kuru ağırlığının arttırdığı, ST1A-17 izolatının 200 mM tuz sıcaklığında kontrole göre kök kuru ağırlığı arttırıldığı gözlemlenmiştir. Fizyolojik ve biyokimyasal testlerinin ardından 16S rDNA analizi ile seçilen 3 izolat AT1A-22 izolatı %99.84; DT2A-4 izolatı %100; ST1A-17 izolatı %99.91 benzerlik oranı ile sırasıyla Pseudomanas azotoforms; Niallia circulans; Achromobacter spanius türlerine benzetilmiştir.Climate change and environmental issues have become one of the greatest threats to agricultural activities. Factors causing unfavorable conditions are referred to as stress. Plants use certain mechanisms to survive under stress conditions. One of these mechanisms is the increase in ethylene levels when the plant is exposed to stress. Excessive production of ethylene is termed as stress ethylene, which negatively affects the plant's survival under stressful conditions. Some plant growth-promoting bacteria that live symbiotically in plant roots produce the ACC deaminase enzyme. The ACC deaminase enzyme breaks down 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC), the precursor of the ethylene hormone, thereby reducing stress ethylene levels in plants and promoting plant growth under both biotic and abiotic stress conditions. Based on this information, within the scope of a project supported by TÜBİTAK under the number 121O649, rhizospheric soil samples were collected from wheat fields in five different regions (Tekirdağ, Konya, Ankara, Sivas, and Diyarbakır). After the total DNA was isolated from these soils, the presence of the acdS gene was screened using the polymerase chain reaction (PCR) method. A total of 347 bacterial isolates were obtained from the same rhizospheric soil samples. The ACC deaminase enzyme activities of the isolates were screened through classical and spectrophotometric analyses, and three isolates showing the best activity were selected. The presence of the acdS gene in these isolates was confirmed using specific primers. To evaluate their potential, the effects of these isolates on the germination of tomatoes were tested. According to the tests, it was observed that; the AT1A-22 isolate showed no significant change in root dry weight under 200 and 220 mM salt concentrations compared to the negative control. The DT2A-4 isolate increased root dry weight under 180 mM salt concentration compared to the control. The ST1A-17 isolate increased root dry weight at 200 mM salt concentration compared to the control. Following physiological and biochemical tests, the 16S rDNA analysis identified the selected isolates as follows: The AT1A-22 isolate showed 99.84% similarity to Pseudomonas azotoformans, the DT2A-4 isolate showed 100% similarity to Niallia circulans, the ST1A-17 isolate showed 99.91% similarity to Achromobacter spanius.