Bitki Gelişimini Arttıran Kök Bakterileri (PGPR)

Dünyada bitkisel üretimi arttırmak için yılda 100 milyon tondan fazla azot, potasyum ve fosforlu kimyasal gübrelerin kullanıldığı tahmin edilmektedir.

Dünyada yirminci yüzyılın ikinci yarısında yaşanan hızlı sanayileşme ve nüfus artışına çözüm olarak, birim alandan yoğun girdi kullanımıyla yüksek verim alma ve yeni alanların tarıma açılmasına yönelik politikalar hedef olarak belirlenmiştir. Ancak yüksek verim almak adına yapılan yoğun ve bilinçsiz tarım ilacı/gübre kullanımı toprağın fiziksel yapısının bozulması, toprak canlılığının yitirilmesi, besin maddesi dengesinin bozulması, tuzlanma ve çoraklaşma gibi önemli çevre sorunlarını beraberinde getirmiştir.

Dünyada bitkisel üretimi arttırmak için yılda 100 milyon tondan fazla azot, potasyum ve fosforlu kimyasal gübrelerin kullanıldığı tahmin edilmektedir. Dünyadaki toplam pestisit tüketiminin ise yıllık 3 milyon ton civarında olduğu ve Türkiye’de yıllık pestisit tüketiminin 1979-2007 yılları arasında yıllara göre değişmekle beraber %270 oranında arttığı bilinmektedir. Türkiye’de pestisit kullanımı hektar başına yaklaşık 700 gramdır fakat pesitisit kullanım miktarı düşük gibi gözükmesine rağmen her ilde eşit miktarda kullanılmamaktadır. Antalya ilini örnek verecek olursak kullanılan pestisit miktarı hektar başına 26 kilogram ile Avrupa'nın en fazla pestisit kullanan ülkesi olan Hollanda'nın iki katıdır.

 

 

 

Doğada yoğun kimyasal ilaç ve gübre kullanımı ile oluşan olumsuzlukları düzeltmek ve önlemek için yapılan araştırmalar sonucunda, biyolojik gübre ve biyolojik savaş elemanı olarak kullanılabilecek mikroorganizmaların önem kazandığı görülmektedir. Bitki kök bölgesi kök salgılarının yoğun olarak bulunduğu ve mikroorganizma popülasyonunun yüksek olduğu bir bölgedir. Rizosferde çok sayıda makroskopik canlılar ve bakteri, fungus, protoza, alg gibi mikroskopik canlılar bir arada yaşamaktadır. Bu canlıların içinde bakteriler en yaygın olarak bulunan türdür. Bu bölgede bulunan ve bitki gelişimi üzerinde yararlı etki gösteren bazı kök bakterileri bitki gelişimini arttıran kök bakterileri (Plant Growth Promoting Rhizobacteria –PGPR-) olarak adlandırılmakta ve biyolojik gübre ve/veya biyolojik savaş elamanı olarak kullanılmaktadır. Genel olarak rizosferde bulunan kök bakterilerinin %2-5’inin PGPR olduğu ve bunlarının çeşitliliği üzerinde bitki türü, toprak yapısı ve topraktaki alınabilir besin maddesi miktarının etkili olduğu bilinmektedir. Ayrıntılı bir tanımlama yapacak olursak, PGPR’ler toprakta doğal olarak bulunan, bitki köklerinde kolonize olan, bitki gelişimini uyaran, hastalık ve zararlılara karşı biyokontrol aktivitesi gösteren kök bakterileridir. 

Genel olarak PGPR’ler Acinetobacter, Achromobacter, Aereobacter, Agrobacterium, Alcaligenes, Artrobacter,Azospirillum,Serratia, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Erwinia, Flavobacterium, Microccocus, Pseudomonas, Rhizobium ve Xanthomonas gibi genuslarda yer almaktadır. Çalışmalar ise özellikle Pseudomonas ve Bacillus genuslarında yoğunlaşmakla birlikte ticari preparatların Bacillus genusunda daha fazla olduğu bildirilmektedir.

 

 

PGPR’ler;

• • BİYOGÜBRE (bitki için gerekli olan besin elementlerinin alınabilirliğini arttıran)
• • BİYOUYARICI (bitkisel hormonların üretimi ile bitki gelişimini uyaran)
• • RİZOREMEDİYATÖR (organik kirleticileri parçalayıp toprağı temizleyen) 
• • BİYOPESTİSİT (antibiyotik, antifungal metabolitlerin üretimiyle hastalıkları kontrol eden) olarak kullanılmaktadır.

PGPR’lerin bitkilerdeki etki mekanizmaları doğrudan ve dolaylı olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. PGPR’ler bitki gelişimini doğrudan ; (1) havadaki serbest azotun bağlanması, (2) farklı bitki hormonlarının sentezi, (3) minerallerin çözülmesi ve (4) bitkilerde hormon seviyelerini ayarlayan enzimlerin sentezi gibi bakteri tarafından üretilen veya çevreden besin maddelerinin alımını kolaylaştıran bir bileşiği bitkiye sağlayarak gerçekleştirmektedirler. Dolaylı mekanizmaları ise; (1) patojen için yarayışlı olan demirin üretilen sideroforlar yardımıyla sınırlandırılması, (2) antibiyotiklerin üretimi, (3) bitkide sistemik dayanıklılığın uyarılması, (4) fungal hücre duvarlarının üretilen litik enzimler ile parçalanması, antifungal metabolitlerin üretimi ve (5) besin ve yer için rekabet ederek patojenleri önlemek şeklindedir. PGPR’lerin fungal, bakteriyel, viral patojenlere, kök ur nematodlarına ve ayrıca bazı böceklere karşı biyolojik savaş elemanı olarak kullanıldığı ve hastalıkları azaltmada etkili oldukları pek çok çalışmada kanıtlanmıştır. PGPR’ler hastalıkları ürettikleri sideroforlar, antibiyotikler, litik enzimler ve antifungal metabolitler ile önlerler. Ayrıca besin ve yer için rekabet ve bitkide sistemik dayanıklılığın uyarılması hastalıkların ve zararlıların baskılanmasında önemli diğer mekanizmalarındandır.

Özetleyecek olursak PGPR’ler bitkilerin daha iyi besin almasını sağlayarak, hormonal aktiviteyi devreye sokarak ve bir yandan da köklerde doğal olarak bulunan zararlı mikroflorayı engelleyerek daha iyi gelişme ve daha yüksek verim sağlarlar. Dünyada birçok ülkede ve ülkemizde ticari PGPR preparatları bulunmakta ve kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. 

 

 

 

 

KAYNAKLAR

Aksoy, U., 1999,. Ekolojik Tarımdaki Gelişmeler, Ekolojik Tarım, Ekolojik Tarım Organizasyonu Derneği, Emre Basımevi, 30-35s. İzmir.

Anonim., 2011. Antalya Tarım Master Planı, Antalya il Tarım Müdürlüğü Yayını.

Antoun, H. and Prévost, D., 2005, Ecology of plant growth promoting rhizobacteria in PGPR: Biocontrol and Biofertilization (editor Z.A. Siddiqui), Springer, The Netherlands. 1–39 pp 

Compant, S., Duffy, B., Nowak, J., Clement, C., Barka, E.A., 2005, Use of plant growth-promoting bacteria for bicontrol of plant diseases: Principles, mechanisms of action, and future prospects, Applied and Environmental Microbiology, 71 (9): 4951-4959.

Delen, N., 2008, Fungisitler, Nobel Yayınevi, İzmir.

Glick, B.R., Patten, C.L., Holguin, G. and Penrose, D.M., 1999, Biochemical and genetic mechanisms used by plant growth promoting bacteria, Imperial College Press, London, United Kingdom, 267 p.

http://www.planetnatural.com/effect-of-pesticides/

Kloepper, J.W. Ryu, C.M., and Zhang S., 2004b, Induced systemic resistance and promotion of plant growth by Bacillus species, Phytopathology 94, 1259–1266.

Şahin M., 2011. Kök Bakterilerinin Domates Fusarium Kök ve Kök Boğazı Çürüklüğüne  (Forl) ve Bitki Gelişimine Etkisinin Etilen ile Düzenlenen Gen Ekspresyonu Açısından İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. P. 133, Bornova/İZMİR.

Tilak, K.V.B.R., Ranganayaki, N., Pal, K.K., De, R., Saxena, A.K., Nautiyal, C.S., Mittal, S., Tripathi, A.K., Johri, B.N., 2005, Diversity of plant growth and soil health supporting bacteria, Current Science, 89, 136-150