Eco-friendly management of common bacterial blight disease caused by Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli on beans
Loading...
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Access Rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
Abstract
Common bean (Phaseolus vulgaris L.), a legume widely cultivated in the world, is an important source of protein, carbohydrates, vitamins, and minerals in the human diet. It is also the primary leguminous crop produced in Turkey. Common bacterial leaf blight (CBB) caused by Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli (Xap) is one of the most severe causes of economic losses in beans. Antibiotics and copper compounds that are constantly used to combat this disease causes serious damage to natural ecosystems, and often fail to control this disease. In this study, Xap strains were isolated from bean samples collected from different cultivated areas located in the Konya Province, and the causal agent was identified by biochemical and molecular methods. The antibacterial, anti-quorum sensing (QS), and antibiofilm formation effects of different aromatic and medicinal plants against Xap were evaluated. The reactions of some common bean cultivars against CBB were evaluated under greenhouse conditions. Besides, within the scope of eco-friendly disease management, the effectiveness of Bacillus subtilis str. QST 713 against CBB in comparison to copper hydroxide (CH) alone and mix (Bacillus subtilis str. QST 713 + CH) was investigated. According to the results, the isolated strains from the collected bean plant samples were determined and confirmed as Xap strains through biochemical, physiological, morphological, and molecular identification methods. Additionally, there was no plasmid DNA size difference detected among the identified Xap strains. Among the medicinal and aromatic plants included in the trial, Syzgium aromaticum extract showed the strongest antibacterial, anti-QS, and anti-biofilm formation effect, followed by Coriandrum sativum, Thymus vulgaris, Brassica nigra, Lepidium sativum, and Ruta chalepenis. These plant extracts were indicated to be potential candidates as anti-QS agents in preventing CBB disease in beans. In biological control trials, the lowest disease severity and intensity, the area under disease progress curve (AUDPC), and the lowest bacterial populations were obtained from mix application (str. QST 713+ CH) followed by the applications of str. QST 713 and CH, respectively. Based on this result, it is thought that integrated management with bio-control agents is the best strategy for effective control of CBB in sustainable and organic agriculture. In the variety screening trials, Noyanbey and Özmen cultivars were defined as Xap-resistant varieties with the average disease severity of 2.39 and 2.73, respectively. Therefore, the aforementioned common bean cultivars can be used as potential genetic material in the breeding studies against CBB in Turkey.
Dünyada yaygın olarak yetiştirilen bir baklagil olan fasulye (Phaseolus vulgaris L.), insan beslenmesinde önemli bir protein, karbonhidrat, vitamin ve mineral madde kaynağıdır ve Türkiye'de başlıca üretilen baklagillerden biridir. Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli'nin (Xap) neden olduğu adi bakteriyel yaprak yanıklığı (CBB), fasulyedeki en tahripkar ve ekonomik kayıplara neden olan hastalıklardan biridir. Bu hastalığın mücadelesi için fasulyelerde sürekli kullanılan antibiyotikler ve bakırlı bileşikler, doğal ekosistemlere ciddi zararlar vermekte ve hastalığın mücadelesinde de çoğunlukla başarısız olmaktadırlar. Bu çalışmada, Konya ilinde CBB hastalığı görülen farklı ekim alanlarından elde edilen örneklerden Xap izolasyonları yapılarak etmen biyokimyasal ve moleküler yöntemlerle tanılanmış, farklı aromatik ve tıbbi bitkilerin antibakteriyel aktiviteleri ve Xap'in quorum sensing (QS) aracılı virülans faktörlerine karşı anti-QS etkileri belirlenmiş ve yaygın olarak ekimi yapılan bazı fasulye çeşitlerinin CBB hastalığına karşı reaksiyonları in vitro ve in vivo koşullarda değerlendirilmiştir. Ayrıca çevre dostu hastalık mücadelesi kapsamında, Bacillus subtilis str. QST 713' nin yeşil aksam uygulamaları, bakır hidroksit (CH) ve karışımlarına kıyasla CBB'ye karşı etkinliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, toplanan bitki örneklerinden izole edilen etmenler biyokimyasal, fizyolojik, morfolojik ve moleküler olarak patojenik Xap olarak tanılanırken plasmid DNA'larının büyüklüklerinde farklılık belirlenmemiştir. Denemeye alınan tıbbi ve aromatic bitkiler arasında Syzgium aromaticum ekstraktı en güçlü antibakteriyel, anti-QS ve anti-biyofilm oluşum etkisi göstermiş ve bunu sırasıyla Coriandrum sativum, Thymus vulgaris, Brassica nigra, Lepidium sativum ve Ruta chalepenis izlemiştir. Bu bitki ekstraktlarının, fasulyede CBB hastalığını önlemede anti-QS etkenleri olarak potansiyel adaylar olabilecekleri görülmüştür. Biyolojik kontrol denemelerinde, en düşük hastalık şiddeti ve yoğunluğu, hastalık ilerleme eğrisi altındaki alan (AUDPC) değeri ve en düşük bakteriyel popülasyon, str. QST713 ve CH ile karışım uygulamalarında ardından sırasıyla str. QST 713 ve CH uygulamaları ile elde edilmiştir. Bu sonuçlar esas alınarak sürdürülebilir ve organik tarımda CBB'nin etkin kontrolü için biyokontrol ajanları ile entegre yönetimin en iyi strateji olduğu düşünülmektedir. Çeşit hassasiyet denemelerinde, Noyanbey ve Özmen çeşitlerinin, sırasıyla 2.39 ve 2.73 ortalama hastalık şiddet derecesi ile Xap etmenine karşı dayanıklı çeşitler olarak tanımlanmışlardır. Bu nedenle, adı geçen çeşitlerin Türkiye'de CBB'ye karşı ıslah çalışmalarında potansiyel bir materyal olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur.
Dünyada yaygın olarak yetiştirilen bir baklagil olan fasulye (Phaseolus vulgaris L.), insan beslenmesinde önemli bir protein, karbonhidrat, vitamin ve mineral madde kaynağıdır ve Türkiye'de başlıca üretilen baklagillerden biridir. Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli'nin (Xap) neden olduğu adi bakteriyel yaprak yanıklığı (CBB), fasulyedeki en tahripkar ve ekonomik kayıplara neden olan hastalıklardan biridir. Bu hastalığın mücadelesi için fasulyelerde sürekli kullanılan antibiyotikler ve bakırlı bileşikler, doğal ekosistemlere ciddi zararlar vermekte ve hastalığın mücadelesinde de çoğunlukla başarısız olmaktadırlar. Bu çalışmada, Konya ilinde CBB hastalığı görülen farklı ekim alanlarından elde edilen örneklerden Xap izolasyonları yapılarak etmen biyokimyasal ve moleküler yöntemlerle tanılanmış, farklı aromatik ve tıbbi bitkilerin antibakteriyel aktiviteleri ve Xap'in quorum sensing (QS) aracılı virülans faktörlerine karşı anti-QS etkileri belirlenmiş ve yaygın olarak ekimi yapılan bazı fasulye çeşitlerinin CBB hastalığına karşı reaksiyonları in vitro ve in vivo koşullarda değerlendirilmiştir. Ayrıca çevre dostu hastalık mücadelesi kapsamında, Bacillus subtilis str. QST 713' nin yeşil aksam uygulamaları, bakır hidroksit (CH) ve karışımlarına kıyasla CBB'ye karşı etkinliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, toplanan bitki örneklerinden izole edilen etmenler biyokimyasal, fizyolojik, morfolojik ve moleküler olarak patojenik Xap olarak tanılanırken plasmid DNA'larının büyüklüklerinde farklılık belirlenmemiştir. Denemeye alınan tıbbi ve aromatic bitkiler arasında Syzgium aromaticum ekstraktı en güçlü antibakteriyel, anti-QS ve anti-biyofilm oluşum etkisi göstermiş ve bunu sırasıyla Coriandrum sativum, Thymus vulgaris, Brassica nigra, Lepidium sativum ve Ruta chalepenis izlemiştir. Bu bitki ekstraktlarının, fasulyede CBB hastalığını önlemede anti-QS etkenleri olarak potansiyel adaylar olabilecekleri görülmüştür. Biyolojik kontrol denemelerinde, en düşük hastalık şiddeti ve yoğunluğu, hastalık ilerleme eğrisi altındaki alan (AUDPC) değeri ve en düşük bakteriyel popülasyon, str. QST713 ve CH ile karışım uygulamalarında ardından sırasıyla str. QST 713 ve CH uygulamaları ile elde edilmiştir. Bu sonuçlar esas alınarak sürdürülebilir ve organik tarımda CBB'nin etkin kontrolü için biyokontrol ajanları ile entegre yönetimin en iyi strateji olduğu düşünülmektedir. Çeşit hassasiyet denemelerinde, Noyanbey ve Özmen çeşitlerinin, sırasıyla 2.39 ve 2.73 ortalama hastalık şiddet derecesi ile Xap etmenine karşı dayanıklı çeşitler olarak tanımlanmışlardır. Bu nedenle, adı geçen çeşitlerin Türkiye'de CBB'ye karşı ıslah çalışmalarında potansiyel bir materyal olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur.
Description
Keywords
Biological control, Common bean, Eco-friendly management, Quorum sensing, Plant extracts, Plasmid DNA, Xanthomonas, Biyolojik kontrol, Bakteriyel yanıklık etmeni, Fasulye, Çevre dostu mücadelesi, Bitki özleri, Plazmid DNA
Journal or Series
WoS Q Value
Scopus Q Value
Volume
Issue
Citation
Chane, T. B. (2020). Eco-friendly management of common bacterial blight disease caused by Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli on beans. (Doktora Tezi). Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
