Endofitik bakterilerin izolasyonu ve tanımlanması, fermantasyon koşullarının optimizasyonu ve shidoulan'da pamuk solgunluğu patojeninin inhibisyonu
Bitkilerdeki endofitik bakteriler, bitkilerin canlı doku ve organlarında parazitlenen bakteri, mantar ve aktinomiset gibi mikroorganizmaları ifade eder. Hemen hemen her bitki bol miktarda mikrobiyal materyal içerir ve endofitik bakteriler, konak bitkide belirgin dış enfeksiyon semptomlarına neden olmadan, uzun vadeli evrim yoluyla yavaş yavaş konak ile simbiyotik bir ilişki oluşturur. Araştırmalar, endofitik bakterilerin ikincil metabolitlerinin sadece patojen mikroorganizmaları inhibe etmekle kalmayıp, aynı zamanda konakçı bitkinin bağışıklık yanıt sistemini aktive ettiğini, bitki savunmasıyla ilgili genlerin ifade profilini geliştirdiğini ve önemli bir doğal ilaç kaynağı olduğunu göstermiştir. Mikrobiyal pestisitler, yeşil çevre koruma avantajları ve tarımsal yan ürünlerin kalitesi üzerindeki minimum etkileri nedeniyle 21. yüzyılda yeni bir pestisit endüstrisi haline gelmiştir ve bitki korumanın yönünü temsil etmektedir. Orkide bitkileri, yaşam alanlarında daha bol miktarda endofitik bakteriye sahiptir. Chen ve arkadaşları Orkide ailesindeki beş tıbbi bitkiden (Paeonia lactiflora, Panax ginseng, Dendrobium nobile, Dendrobium chrysotoxum ve Dendrobium chrysotoxum) 241 endofitik bakteri izole etmiştir. Yazar, Bulbophyllum sp. bitkisinin in vitro kültürü sırasında dokularının endofitik bakteriler açısından zengin olduğunu ve bazı bakterilerin konağın in vitro dokularıyla simbiyotik olarak bir arada yaşayabildiğini tespit etmiştir. Solgunluk hastalığı, pamuk ekim döneminde yaygın olarak görülen bir hastalık olup, ülke genelinde büyük pamuk üretim alanlarında yaygın olarak görülür ve ciddi zararlara neden olur. Solgunluk hastalığı nedeniyle her yıl 100 milyon kilogram pamuğun kaybedildiği tahmin edilmektedir. Fusarium solgunluğuna Fusarium oxysporum neden olur ve pamuk uzmanlığı, hıyar uzmanlığı, muz uzmanlığı vb. gibi konukçu özgüllüğüne dayalı farklı uzmanlık türlerine sınıflandırılır. Bazı özelleşme türleri, konukçu çeşitlerine göre farklı fizyolojik ırklara ayrılarak diğer ülkelerden farklı benzersiz fizyolojik ırklar oluşturur. Farklı özel tiplerin ve fizyolojik ırkların neden olduğu solgunluk hastalığı, farklı önleme ve kontrol yöntemleri gerektirir, bu nedenle Fusarium oxysporum'un farklı özel tipleri ve fizyolojik ırkları için biyokontrol ajanlarının belirlenmesi özellikle önemlidir. Bu deneyde, Fusarium oxysporum pamuk solgunluğu özelleşmesi indikatör bakteri olarak kullanılmış ve Solanum cinsi bitkilerin endofitik bakterilerinden inhibitör etkileri olan biyokontrol bakterileri aranmıştır. Fermantasyon koşulları optimize edilmiş ve ana antibakteriyel maddeler olan lipopeptitler, patojenik bakterilerin morfolojisi üzerindeki etkileri açısından elektron mikroskobu altında gözlemlenmiştir. Bu deney, antibakteriyel maddelerin hazırlanması ve pamuk solgunluğu hastalığının biyolojik kontrolü için pratik bir temel oluşturmaktadır.

Fusarium oxysporum bitki kök çürüklüğü, solgunluk ve sararma hastalıklarına neden olabilir. Pamuk solgunluğu hastalığı için kullanılan başlıca biyokontrol bakterileri arasında Trichoderma harzianum TH1, Trichoderma viride GY20, Marine Streptomyces ZW-1, Streptomyces spectacular SC11, Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens SN06, Bacillus cereus YUPP-10 vb. bulunmaktadır. Fusarium oxysporum'un farklı özel tipleri ve fizyolojik ırklarının varlığı nedeniyle, bu çalışmada kullanılan patojen, okulumuzun deney alanındaki pamuk solgunluğu özel tipine ait hastalıklı pamuk bitkilerinden izole edilmiştir. Tarama hedefi, bu patojenin antagonistik bakterilerini inhibe etmekti. Cymbidium cinsi bitkilerden iyi inhibitör etkiye sahip bir bakteri seçildi ve BBs-27 olarak adlandırıldı. Moleküler tanımlama Bacillus subtilis alt türleri ile en yüksek benzerliği göstermiştir. Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Bacillus amyloliquefaciens ve Bacillus cereus dahil olmak üzere birçok Bacillus türü geniş spektrumlu antibakteriyel aktiviteye sahiptir.
Antibakteriyel maddelerin fermantasyonu, kültür ortamı ve çevresel faktörlerden büyük ölçüde etkilenir. Kültür ortamının bileşiminin ve fermantasyon koşullarının optimize edilmesi antibakteriyel maddelerin verimini artırabilir. Liu ve arkadaşları Mohewei J7'yi optimize edilmiş besiyeri ile fermente etmiş ve antibakteriyel madde verimi 38,89% artmıştır. Chen ve arkadaşları Bacillus amyloliquefaciens SC1150 suşunun fermantasyon ortamını optimize etmiş ve muz solgunluğu hastalığının fizyolojik ırk 4'üne karşı antibakteriyel bölgenin çapı 23.31'den 28.33'e yükselmiştir. Bu çalışmada, herhangi bir antibakteriyel madde üretmeyen 2.5% ila 3.0% ksiloz içeren ortam hariç, diğer tüm şeker ilaveleri antibakteriyel maddelerin üretimini teşvik edebilmiştir; LB sadece organik azot içerir ve 0.05% inorganik azot kaynağı (NH4) 2HPO4 eklemek antibakteriyel aktiviteyi artırabilir. Optimizasyondan sonra antibakteriyel oran 51.57%'den 88.06%'ye yükselmiş ve lipopeptitlerin verimi 0.6 g (kuru ağırlık)/L olmuştur ki bu da Bacillus subtilis HS-A38 ve mutant suştan daha yüksektir. Zhang ve arkadaşları Subtilis ATCC2133'te lipopeptit üretme koşulları optimize edilmiş ve içerik HPLC ile 4.885 g/L olarak belirlenmiştir, bu da suş ve tespit yöntemiyle ilgili olabilir.
Bakteriler, aktinomisetler, mantarlar vb. gibi antimikrobiyal lipopeptidler üreten çeşitli mikroorganizmalar vardır. Bunlar arasında Bacillus, en fazla lipopeptit ürettiği tespit edilen cinstir. Farklı mikroorganizmalar farklı yapılara, özelliklere ve antibakteriyel etkilere sahip lipopeptitler üretir. Bu çalışmada kullanılan BBs-27 tarafından üretilen antibakteriyel maddelerin bir miktar yüksek sıcaklık direncine ve yüksek sıcaklıklarda bir miktar deaktivasyona sahip olması, birden fazla antibakteriyel madde türü olduğunu, ancak ana antibakteriyel maddenin 121 ℃'de yüksek sıcaklık işlemine dirençli olduğunu göstermektedir. Lipopeptitlerin fizikokimyasal özelliklerine ve bu deneydeki lipopeptitlerin antibakteriyel etkisine dayanarak, BBs-27 tarafından üretilen antibakteriyel maddenin esas olarak lipopeptitler olduğu tahmin edilmektedir. Yapılan araştırmanın bir başka kısmı, yüksek sıcaklıkta inaktive edilen diğer antibakteriyel maddelerin proteinler olabileceğini ve antibakteriyel proteinler ve peptit yapıları hakkında daha fazla araştırmaya ihtiyaç olduğunu göstermektedir.