Doç. Dr. Oğuz Can TURGAY Proje Konusu

1
ANKARA ÜNİVERSİTESİ
BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ
KOORDİNASYON BİRİMİ KOORDİNATÖRLÜĞÜNE
Proje Türü
: Hızlı Proje Desteği
Proje No
: 3H4347001
Proje Yöneticisi
: Doç. Dr. Oğuz Can TURGAY
Proje Konusu
: Doğu Karadeniz Bölgesinde Çay Tarımı Yapılan Topraklarda Arbusküler-Mikorizal
Mantar Çeşitliliğinin DNA düzeyinde Belirlenmesi
Yukarıda bilgileri yazılı olan projemin sonuç raporunun e-kütüphanede yayınlanmasını;
İSTİYORUM
İSTEMİYORUM
17.07.2014
Proje Yöneticisi
İmza
2
ANKARA ÜNİVERSİTESİ
BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ
SONUÇ RAPORU
Proje Başlığı
Doğu Karadeniz Bölgesinde Çay Tarımı Yapılan Topraklarda
Arbusküler-Mikorizal Mantar Çeşitliliğinin DNA düzeyinde Belirlenmesi
Proje Yürütücüsünün İsmi
Oğuz Can TURGAY (Doç. Dr.)
Yardımcı Araştırmacıların İsmi
Ali ERGÜL (Prof. Dr.)
Pınar Özer (Yük Zir Müh.)
Muhittin Onur AKÇA (Araş. Gör.)
Proje Numarası
13H4347001
Başlama Tarihi
15 Nisan 2013
Bitiş Tarihi
15 Nisan 2014
Rapor Tarihi
17 Temmuz 2014
Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri
Ankara - "2014 "
3
RAPOR FORMATI
Bilgisayarda 12 punto büyüklüğünde karakterler ile, tercihan "Times New Roman" stili kullanılarak yazılacak ve
aşağıdaki kesimlerden (alt kesimler de dahildir) oluşacaktır.
Projenin Türkçe ve İngilizce Adı ve Özetleri
I.
Amaç ve Kapsam
II.
III.
Materyal ve Yöntem
IV.
Analiz ve Bulgular
V.
Sonuç ve Öneriler
Geleceğe İlişkin Öngörülen Katkılar
VI.
Sağlanan Altyapı Olanakları ile Varsa Gerçekleştirilen Projeler
VII.
Sağlanan Altyapı Olanaklarının Varsa Bilim/Hizmet ve Eğitim Alanlarındaki Katkıları
VIII.
IX.
Kaynaklar
X.
Ekler
a.
Mali Bilanço ve Açıklamaları
b.
Makine ve Teçhizatın Konumu ve İlerideki Kullanımına Dair Açıklamalar
c.
Teknik ve Bilimsel Ayrıntılar (varsa Kesim III'de yer almayan analiz ayrıntıları)
d.
Sunumlar (bildiriler ve teknik raporlar) (Altyapı Projeleri için uygulanmaz)
e.
Yayınlar (hakemli bilimsel dergiler) ve tezler (Altyapı Projeleri için uygulanmaz)
NOT: Verilen sonuç raporu bir (1) nüsha olarak ciltsiz şekilde verilecek, sonuç raporu Komisyon
onayından sonra ciltlenerek bir kopyasının yer aldığı CD ile birlikte sunulacaktır. Sonuç raporunda
proje sonuçlarını içeren, ISI’ nın SCI veya SSCI veya AHCI dizinleri kapsamında ve diğer uluslar
arası dizinlerce taranan hakemli dergilerde yayınlanmış makaleler, III. Materyal ve Yöntem ve IV.
Analiz ve Bulgular bölümleri yerine kabul edilir.
4
1. Projenin Türkçe ve İngilizce Adı ve Özetleri
Türkçe adı: Doğu Karadeniz Bölgesinde Çay Tarımı Yapılan Topraklarda Arbusküler-Mikorizal
Mantar Çeşitliliğinin DNA düzeyinde Belirlenmesi
Özet:
Türkiye Toprak Bilimine modern biyoteknolojik yöntem ve yaklaşımların kazandırılması ve
Türkiye Topraklarına özgü AMF çeşitliliğinin gün ışığına çıkarılması ve kayıt altına alınması için
Ankara Üniversitesi ve Japonya’nın Niigata Üniversitesi arasında imazlanmış işbirliğine dayanarak
2009 yılından beri gerçekleştirilen öğrenci değişimleri ile yürütülen araştırma faliyetlerinde Türkiye
Topraklarına özgü endemik AMF türlerinin olabileceğine ilişkin bilgilere ulaşılmıştır. Bu bilgiler
“Molecular diversity of indigenous arbuscular mycorrhizal fungi in three different agricultural regions
of Turkey” başlığı altında Japanese Soil Science and Plant Nutrition adlı SCI dergide 2014 yılında
yayınlanmıştır (http://dx.doi.org/10.1080/00380768.2014.890916).
Bu araştırmanın amacı yayınlanan bulguları geliştirmek ve endemik türlerin varlığını
daha spesifik bir ölçekte değerlendirmektir. Bu amaca yönelik olarak Rize, Trabzon ve Artvin çay
tarımı alanlarından toplanan toprak ve çay-kök örneklerinde moleküler ve morfolojik spor
analizlerinin yapılarak AMF çeşitliliği irdelenmiş ve ayrıca toprak özellikleri ve toprak
yönetiminin AMF çeşitliliği ile ilişkileri de değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular (i)
Glomeraceae, Claroideoglomeraceae ve Acaulosporaceae familyalarının asidik çay topraklarındaki
mikorizal simbiyozu sağladığını; (ii) Farklı toprak yönetimleri (organik ve ticari gübreleme)
açısından mikorizal mantar topluluk yapısı üzerinde bir değişim yaratmadığını ve (iii) mevcut
değişimin EC ve toprak organik maddesi gibi faktörlerle daha yakından ilgili olduğunu; ve (iv)
farklı illerdeki ticari gübreleme faaliyetlerinin pH, EC ve organik madde içeriği gibi toprak
özellikleri arasında önemli bir ayrım yaratmadığını göstermiştir.
İngilizce adı: Arbuscular Mycorrhizal Fungal Diversity under Tea Agriculture in Black Sea, Turkey.
Abstract:
In order to modernize the methodologies in Turkish Soil Science and investigate AMF diversity
of different soils of Turkey, a group of researchers and students from Ankara University, Turkey and
Niigata University, Japan has been conducting field surveys in different agro-environmental zones of
Turkey and investigating AMF diversity under different soil managements since 2009. The preliminary
findings of these surveys revealed that there may be endemic AMF species in Turkish soils including
East Black Sea Region, Turkey. These findings were published in the journal of Japanese Soil Science
and Plant Nutrition recently (http://dx.doi.org/10.1080/00380768.2014.890916).
The primary aim of this fast track project work was to validate and improve previous findings by
conducting more specific field survey through East Black Sea Region, Turkey. To do that, AMF
biodiversity was evaluated by applying molecular and morphological AMF spore- and AMF-DNA
analysis in the samples collected from tea plantations of Rize, Trabzon and Artvin Provinces. Second,
the relationships between AMF diversity and soil characteristics in relation to organic tea farming
5
activities initiated early 2000s was also inveastigated.The results indicated that Glomeraceae were
dominant and AM fungal species belonging to family Glomeraceae, Claroideoglomeraceae and
Acaulosporaceae could maintain the symbiosis in tea cultivated acidic soils. No clear difference in AM
fungal T-RF profiles was found among different fertilization managements. AM fungal community
seemed to be influenced by soil EC and organic matter content. Fertilization practices had a slight effect
on soil chemical characteristics i.e. soil pH, EC and organic carbon contents.
2. Amaç ve Kapsam
Dünya çay tarımının bin yıllarla ifade edilen tarihi geçmişi karşısında Türkiye çay tarımı
1924’teki tarımsal denemeler ve 1938’de başlayan planlı üretim dönemi dikkate alındığında, oldukça
yeni sayılmaktadır. Türkiye’de çay tarımı Karadeniz bölgesinin doğusunda Rize, Artvin, Giresun ve
Ordu illeri civarında, arazi yapısından kaynaklanan nedenlerle küçük aile işletmeciliği şeklinde
yapılmaktadır (Ataseven, 2012). Türkiye’de çay hasadı, kış mevsimi dışında, nisan-mayıs ayları ile
ekim–kasım ayı başları arasında yapılabilmektedir. Türkiye, iklim koşulları nedeniyle çay
zararlılarından etkilenmeden, dolayısıyla kimyasal ilaç kullanmadan çay üretimi yapan ülkelerden biri
olarak değerlendirilmektedir. Türkiye kısıtlı çay ekim alanlarına rağmen, 1961 yılında çay ekim alanı
büyüklüğü ile onikinci sıradayken, 2011 yılında sekizinci sıraya yükselmiş ve 1961’de dünyadaki
toplam çay ekim alanlarının %1,1 inde ekim yapılırken, 2011’de bu alan %2,3’e ulaşmıştır. Türkiye’nin
2010 yılı için dünya çay pazar payı yaklaşık binde 2’ye yaklaşmaktadır.
Türkiye, dünya çay ekolojik alanlarına ilişkin sınırlar içinde olmamasına karşın, küçük bir
mikroklima alanda kaliteli bir şekilde çay üretebilen, üretilen çayı işleyebilen ve ülke tüketiminin
üzerinde üretim yapabilen bir ülke konumundadır. Ülkemizde çay üretiminin illere göre dağılımını
yapacak olursak ilk sırada Rize ilinin olduğu bunu Trabzon ve Artvin’in izlediği görülmektedir.
Ülkemiz çay alanlarının yaklaşık %66’sı Rize ilinde bulunmaktadır. Rize ilinin ülkemiz toplam çay
üretimindeki payı ise %78’ dir (TÜİK, 2011, Özcan ve Yazıcıoğlu, 2013).
Türkiyede çay tarımında yaygın olarak karşılaşılan sorunlar (i) çaylıkların %30’nun 50 yaşın
üzerinde ekonomik verim yaşını tamamlamış çaylıklardan oluşması; (ii) bunun kaliteli yaş yaprak
üretimini engellemesi; iii) yeni tesis edilen çay bahçelerinde ve yaşlanmış ocakların yenilenmesinde
kolaylığı nedeniyle çay tohumu kullanılmasından dolayı yeni çay tiplerinin oluşarak genetik
farklılıkların meydana gelmesi ve (iv) bunun yaş çay yaprağı kalitesinde farkılıklara neden olması
şeklinde sıralanabilir. Diğer yandan çay tarımı yapılan topraklar açısından son zamanlarda giderek
derinleşen en önemli sorun Rize-Artvin-Trabzon topraklarındaki asitleşme ve bunun getirileridir.
Doğu Karadeniz Bölgesi çay yetiştirilen topraklar üzerinde yapılan önceki araştırma sonuçlarına
göre; çayın optimum gelişme gösterdiği pH=4,50–6,00 aralığındaki toprakların oransal olarak miktarı
1961 yılında Rize Merkez bölgesi toprakları için % 87,76, Artvin bölgesi toprakları için % 92,70 iken,
bu oran Rize Merkezde 1978–1981 yılları arasında % 29,93’e, Artvin’de 1979 yılında alınan örneklerde
% 55,40’a düştüğü rapor edilmiştir (Sarımehmet ve ark., 1982). Yakın zamanda Özyazıcı ve ark (2013)
tarafından Artvin, Rize ve Trabzon illerinde bulunan çaylıklarının 250’nin üzerinde toprak örneklemesi
ile temsil edildiği bir araştırmanın güncel durumu net bir şekilde ortaya koymaktadır. Elde edilen
sonuçlara çay tarımı açısından ideal kabul edilen sınırlar (4,50–6,00 pH) arasında yer alan toprak
örneklerin oranının Artvin, Rize ve Trabzon illerinde sırasıyla % 22,92, % 3,87 ve % 32,20 olduğu
saptanmıştır. En düşük pH değerlerine çay tarım topraklarının alansal olarak en büyük yüzdesine sahip
6
Rize ili sınırları içinde rastlanmıştır. Bölge geneline bakıldığında çay tarım topraklarının % 86,26’sı çay
için en iyi pH kabul edilen sınırların (4,50–6,00) dışında yer aldığı saptanmıştır. Bütün bu istatistikler
geçtiğimiz yarım asırlık dönemde çay topraklarının pH düzeylerinin kritik sınır değerin (pH=4.0) altına
düştüğüne işaret etmektedir (Özyazıcı ve ark. 2013).
Bu durumun nedeni pek çok tarım bölgesinde olduğu gibi çay yetiştirilen tarım topraklarında da
azot ve fosfor başta olmak üzere ticari gübrelerin yoğun ve bilinçsiz şekilde kullanılması olarak
gösterilmektedir. Çay tarımı yapılan bu topraklarda geçmişten günümüze değin yapılan tüm uyarılara
karşın, üreticilerin özellikle amonyum sülfat gübresini tek başına ve gereğinden fazla kullanmaları
sonucu toprak pH’sı giderek asitleşmiş ve toprak verimliliği azalmaya başlamıştır (Özyazıcı ve ark.
2013). Çay bitkisi her ne kadar pH 4,50–6,00 aralığında optimum gelişme sergilese ve asit toprakları
sevse de toprak pH’sındaki aşırı azalmaların ve alkaliliğe doğru geçişin çay verimini olumsuz yönde
etkilediği tespit edilmiştir. (Tekeli, 1962; Eden, 1976; Tekeli, 1976; Kacar, 1984). Örneğin düşük pH
koşullarında aleminyum (Al+3) ve Mangan toksisitesini artırmaktadır. Al+3 bir bitki besin elementi
değildir ve bitki kök-aktif besin alınım yolu ile değil –pasif alınım mekanizması (ozmoz) ile bitkiye
alınır ve kök gelişimini engeller. Çay topraklarında azalan pH açısından önemli bir diğer husus ise pH
azaldıkça çay gelişimi açısından azot (N), fosfor (P), kükürt (S) potasyum (K) gibi makro ve molibden
(MO) gibi mikro elementlerin yarayışlılığında meydana gelen azalmadır. Özellikle çay bitkisinde
cereyan eden metabolik olaylarda görev alan ve çayın niteliksel özellikleri üzerinde önemli etkileri olan
P, (Kacar 2010), demir (Fe) ve Al ile çözünmez kimyasal formlar oluşturarak immobilize olur ve çay
tarafından alınamaz.
Yukarıda ifade edilen bulgular ve toprak kimyasal koşulları – bitki beslenme ilişkileri ile ilgili
temel bilgiler çay tarımı yapılan topraklardaki asitleşmenin bir sorun olduğuna ve pH yönünden toprak
iyileştirilmesinin gündeme getirilmesine işaret etmektedir. Son yıllarda bu düşünceyle uyumlu bir
şekilde geleneksel çay tarımına alternatif olarak “organik çay tarımı” Doğu Karadeniz Bölgesinde
geliştirilmektedir. Dünya’da kimyasal ilaç kullanılmaksızın çay üretimi yapılan ender ülkelerden biri
Türkiye’dir. Bu nedenle mevcut gelenseksel ticari gübreleme yerine organik içerikli gübrelerin
kullanımı “organik çay” üretimi açısından yeterli olarak ifade edilmektedir (Yüksek ve ark, 2013).
Bu avantajlar ışığında Türkiye’de organik çay üretimi 2007 yılında Çaykur öncülüğünde ArtvinBorçka, Rize-Çamlıhemşin ve Hemşin ilçelerinde yapılmaya başlanmıştır. Ayrıca özel sektör tarafından
da organik çay üretimi ve üretimi artırma çalışmaları yapılmaktadır. Hemşin ilçesindeki modern organik
çay fabrikası siyah çay üretimi yaptığı gibi organik yeşil çay üretimi de gerçekleştirmektedir. 2011 yılı
sonu itibarıyla tam organik üretim yapılan çaylık alan 2,531 dekara, üretici sayısı 1,010’a ulaşmıştır
(Çaykur, 2011). Organik çay tarımına geçiş süreci halen devam etmektedir. Organik çay üretiminden en
büyük beklenti sağlıklı ve kaliteli çay üretimi olduğu kadar yoğun sentetik gübrelemeden kaynaklı
düşük toprak reaksiyonu sorunlarının da önünü almaktır. Organik çay tarımında bitkisel veya hayvansal
kökenli kompost vb. materyaller kullanılmaktadır.
Diger yandan son zamanlarda ticari gübrelerin yıkıcı etkilerine karşı alternatif olarak görülen bir
diğer olgu da “biyogübreler” dir. Biyogübre tohum, bitki yüzeyleri ve toprağa uygulanabilen ve canlı
mikroorganizmaları içeren gübre materyallerine verilen genel bir isimdir. İçerikte yer alan bu
mikroorganizmalar bitki bünyesi veya toprak kök bölgesinde kolonize olarak bitki besinlerinin
yarayışlılığını ve/veya bitkiye alımını artırmak suretiyle bitki gelişimini ve verimini artırmaktadır.
Yapılan çok sayıda araştırma bu olguların gerçekleşmesini sağlayan mikroorganizmaların “azot
fiksasyonu”, “fosfor ve potasyum mobilizasyonu”, “bitki-gelişim promotörlerinin sentezi” ve “patojenik
7
“organizma baskılama” gibi süreçlerde rol aldığına; doğal besin döngülerini restore ettiğine ve toprak
organik maddesi inşaasına katkıda bulunduğuna işaret etmektedir. Bu özelliklerinden dolayı son
zamanlarda biyogübrelerle ilgili araştırma ve proje önerilerinde en fazla vurgu yapılan husus, bu
materyallerin geleneksel tarımın vazgeçilmez bileşenleri olan sentetik-ticari gübrelerin ve tarımsal
mücadele unsurlarının kullanımını azaltarak toprak ve su kaynaklarının geleceğini tehdit eden kirlilik ve
bozunum sorunlarının önünü almaktır. Biyogübre terimi son 2000’li yılların başından itibaren hem
Türkiye hem de uluslararası bilimsel-tarımsal platformlarda (Plant Growth Promoting RhizobacteriaPGPR) terimi ile birlikte anılmaktadır. Bitki gelişimini teşvik eden rizobakteriler birseysel veya karışım
olarak toprağa, tohuma veya bitki organlarına uygulanmaktadır.
Diğer yandan hem toprak kalitesinin bir ölçütü hem de çoğaltılıp tarım topraklarına uygulandığı
takdirde biyogübre etkisi sağlayan diğer bir toprak canlısı da Arbusküler Mikorizal Funguslar (AMF)
dır. Toprak mantarları arasında mutualistik grupta yer alan Arbusküler Mikorizal Funguslar (AMF),
yeryüzündeki bitkilerin %90’nından fazlasının kök bölgesinde doğal olarak bulunurlar ve konuk bitki
köklerinin içinde ve dışında kurdukları ilişkilerden dolayı ekolojik olarak büyük öneme sahiptirler.
Endropik arbüsküler funguslar en yaygın tip olup az önce ifade edilen yüze değerin %80’nin teşkil
ederler. Bu simbiyotik ilişki bitki tarafından mikorizaya karbon sağlanmasına karşılık toprakta bulunan
çeşitli bitki besin maddelerinin mikoriza tarafından bitkiye transfer edilmesi easına dayanır (Smith and
Read, 2008). Bu ilişkinin özellikle bitkiye fosfor temn edilmesinde son derece önemli olduğu
bilinmektedir (Allen 1991). Bitki besin teminine ek olarak AMF’ların su stresi koşullarda bitki yaşamını
desteklemesi, toprakta biriken ağır metallerin toksik etkilerinin azaltılması, toprak kökenli patojenlere
karşı bitkiyi koruma ve bunların yanısıra toprakta gelişen mikorizal miselyum şebekesinin agegat
oluşumunu artırmasından dolayı toprak fiziksel koşullarını geliştirmesi gibi özellikleri de tespit
edilmiştir (Allen 1991; Newsham et al. 1995; Joner et al. 2000; Augé 2001). Bu bilgilerin ışığında
AMF’ların tarımsal topraklardaki önemi giderek artmış ve toprak ekolojisi çalışmalarında özgün bir
araştırma alanı haline gelmiştir. Bu araştırmalar tarımsal girdilerin düşük olduğu veya tuzlanmaalkalileşme, çölleşme ve arazi bozunumu gibi sorunların yoğun olarak yaşandığı kurak-yarı kurak
Akdeniz Kuşağı Ülkeleri açısından daha da önemlidir (Alguacil ve ark., 2005; Caravaca ve ark. 2003;
2005).
Bugüne kadar Türkiye koşullarında AMF’lerin çeşitli bitkilerin gelişimi ve verimi üzerine çok
sayıda çalışması gerçekleştirilmiştir (Ortas ve Akpınar, 2006; Şensoy ve ark. 2007; Yılmaz ve Gül,
2009; Ortas, 2010; Almaca and Ortas, 2010; Aka-Kaçar et al., 2010; Oztekin ve Ece, 2014). Bu değerli
araştırmalarda izlenen genel prosedür (i) yurtiçi/yurtdışı koleksiyonlardan temin edilen edilen egzojenik
(yerli olmayan) AMF türü/türlerinin çoğaltılması; (ii) hedef bitki-kök bölgesine inokülasyonu; (iii) ve
enfeksiyonun başarıyla gerçekleşmesi durumunda topraktan besin alınım mekanizmaları (özellikle
fosfor) ve bitki-verim özelliklerinde meydana gelen değişimlerin gözlenmesi üzerinedir. Toprak
koşullarında bulunan faydalı mikroorganizmaların belirli bir seçim sürecinden sonra çoğaltılarak
toprağa inokülasyonu “mikrobiyolojik toprak gübrelemesi” olarak bilinmektedir. Bugüne kadar bu
konuda elde edilen tecrübeler bir mikrobiyolojik gübreleme işleminin hedef toprak koşullarında var olan
(indijen) mikroorganizmaların kullanılmasıyla yüksek başarı sağladığı yönündedir. Toprağa AMF
inokülasyonu da bu bakış açısı ile değerlendirildiğinde yerli (indijen) AMF türlerinin araştırılması,
bunların etkinliklerinin belirlenmesi ve yüksek performans gösterenlerinin inokülant olarak seçilmesi
başarıyı artıracak bir yaklaşım olacaktır. Oysa Türkiyede gerçekleştirilen AMF çalışmalarında bu husus
ihmal edilerek genellikle yerli olmayan (egzojen) AMF materyali kullanılmış; bu tür inokülasyonların
öncesinde veya sonrasında topraklarımızın AMF çeşitliliğinin ne olduğu/olacağı konusu hep ihmal
8
edilmiş; ve toprak kalitesinden ziyade bitki verimi ve bitki kalitesi gibi ölçütler sürekli ön planda
tutulmuştur.
Ülkemizde yapılan çalışmalarda her ne kadar mikorizal enfeksiyonun etkinliği hususu geleneksel
morfolojik parametreler (AMF enfeksiyon oranı, spor morfolojik özellikleri ve yoğunluğu ve misel
gelişimi) kullanılarak gözlemlenmiş olsa da çoğu durumda bu ölçütlerin bitki-AMF simbiyozunu ne
düzeyde yansıttığı tartışmalıdır ve sadece mikorizal enfeksiyonun niceliği konusunda bilgi sağlayabilir.
Diğer bir ifade ile toprak AMF çeşitliliği/zenginliği konusunda bir bilgi sağlamamaktadır. Oysa
günümüzde modern DNA analizi teknolojilerinin mikrobiyel ekolojideki uygulamaları sayesinde toprak
ve bitki DNA’sı üzerinden pekçok farklı fungusun kökenine inilebilmekte; topluluk yapıları analiz
edilebilmekte ve dahası mikrobiyel çeşitlilik ile değişen çevresel şartlar arasında bağlantılar
kurulabilmektedir (Redecker, 2000; Schussler et al., 2001). Ancak günümüzün Türkiye Toprak Bilimi
DNA analizine dayalı güncel teknolojilerden yoksun durumdadır.
Bu nedenle Türkiye Toprak Bilimine modern biyoteknolojik yöntem ve yaklaşımların
kazandırılması ve Türkiye Topraklarına özgü AMF çeşitliliğinin gün ışığına çıkarılması ve kayıt altına
alınması için Ankara Üniversitesi ve Japonya’nın Niigata Üniversitesi arasında imazlanmış işbirliğine
dayanarak 2009 yılından beri gerçekleştirilen ortak araştırma faliyetlerinde Türkiyenin farklı
iklimsel/tarımsal/çevresel koşullarında (Doğu Karadeniz, Orta Anadolu ve Akdeniz Bölgeleri) yapılan
örnekleme çalışmaları sonrasında bitki köklerinde enfekte olan AMF ribozomal RNA genleri üzerinden
AMF filotip kompozisyonu tayin edilmiştir. Elde edilen sonuçlar AMF çeşitliliğinin bölgeler arasında
farklılık gösterdiğine ve özellikle Karadeniz Bölgesi Çaylıklarına özgü endemik AMF türlerinin
olabileceğine işaret etmektedir. Türkiye topraklarının mikorizal çeşitliliği ilgili bu bulgular “Molecular
diversity of indigenous arbuscular mycorrhizal fungi in three different agricultural regions of Turkey”
başlığı altında Japanese Soil Science and Plant Nutrition adlı SCI dergide 2014 yılında yayınlanmıştır
(http://dx.doi.org/10.1080/00380768.2014.890916).
Adı geçen yayında beyan edilen AMF türleri, sadece Rize Atatürk Çay ve Bahçe Kültürleri
Araştırma Enstitüsü koşullarında ve ticari ve organik gübre uygulamalarının etkilerinin sınırlı
bir alanda karşılaştırıldığı, deneysel çaylık topraklarından izole edilmiştir.
Bu nedenle önceden elde edilen bulguların doğruluğunu test etmek ve daha da genişletmek
amacıyla Doğu Karadeniz Bölgesi çay tarımı koşullarının AMF çeşitliliği, daha yüksek ölçekli bir
örnekleme (24 lokasyon) ile belirlenmiştir. Örnekleme noktaları (i) organik tarıma geçiş (ii) uzun
süreli ticari gübre kullanımı (iii) coğrafik konum (Rize, Trabzon ve Artvin İlleri) gibi faktörlerin
çay topraklarının AMF çeşitliliği ve ayrıca pH, EC, toprak organik maddesi, toplam azot ve
yarayışlı fosfor gibi toprak özellikleri üzerine etkilerini yansıtacak şekilde belirlenmiştir.
Araştırmanın amacı Doğu Karadeniz Bölgesi Çay Tarımı alanlarının toprak AMF
çeşitliliğini modern moleküler yöntemlerle ortaya koymak, AMF çeşitliliğinin çevresel ve tarımsal
şartlarla ilgisini yorumlamak ve gelecekte biyogübre materyali olarak kullanılabilicek mikorizal
inokülantları belirlemede temel bilgi oluşturmaktır.
9
3. Materyal ve Yöntem
3.1 Toprak ve Bitki-kök Örneklemeleri
Toprak ve çay kök örnekleri 13-15 Nisan 2013 tarihleri arasında farklı çaylıklarda çay bitkisi
rizosfer bölgesinden (0-15cm) toplanırken bitki-kök örnekleri birincil-ikincil köklerden teşekkül
etmiş ince kökçüklerden toplanmıştır. Örneklemelerde izlenen stratejiler aşağıda açıklanmıştır.
3.1.1
Rize Bölgesi Örnekleme Stratejisi
Organik çay tarımına geçişin toprak özellikleri ve AMF çeşitliliği üzerine etkilerini
irdelemek için Rizel il sınırları içinde kalan çaylıklar arasında (i) 7-8 yıllık organik gübre (ii) 2-3
yıllık organik gübre (organik tarıma geçiş) ve (iii) geleneksel çay yetiştiriciliği (ticari gübreleme)
koşullarını temsil edecek çaylıklar seçilmiştir. Organik tarım kapsamında bu bölgede hayvan gübresi
veya ticari organik gübre (bitkisel kökenli kompost); ticari gübre olarak ise “Avrupa” olarak anılan
ve azot-fosfor-potasyum (N:P:K, 25:5:10) ihtiva eden ticari gübre kullanıldığı bilgisi çaylık
sahiplerinden edinilmiştir.
3.1.2
Tabzon Bölgesi Örnekleme Stratejisi
Yoğun ticari gübre kullanımının toprak reaksiyonunu (pH) düşürdüğü şeklindeki görüş ve
bilimsel bulgulara dayanarak toprak özellikleri ve AMF çeşitliliğinde meydana gelen değişimleri
saptamak için Trabzon il sınırları içinde yer alan çaylıklar seçilmiştir. Bu bölgede de “Avrupa”
olarak anılan ve azot-fosfor-potasyum ihtiva eden ticari gübre kullanıldığı bilgisi edinilmiştir.
Şekil-1 Örnekleme yapılan birinci ve ikinci derece çay bölgeleri
10
3.1.3
Artvin Bölgesi Örnekleme Stratejisi
Ticari gübre kullanımı-toprak reaksiyonu etkileşimine ilaveten sıcaklık ve yağış gibi iklimsel
faktörlerin de önceki iki bölgeye kıyasla farklı olacağı düşüncesiyle Artvin il sınırları içinde yer alan
çaylıklar seçilmiştir.
Örneklemeler ÇAYKUR Atatürk Çay ve Bahçe Kültürleri Araştırma Enstitüsü mensuplarının
rehberliğinde gerçekleştirilmiş ve her bölge dokuz örnekleme noktası ile temsil edilmiştir.
Örnekleme noktalarını temsil eden harita Şekil-1’de, örnekleme noktalarına ait bilgiler Tablo-1’de
ve verilmiştir. Trabzon ve Artvin Bölgesinden birer örnek (P9 ve L8 ve L9) kargo transferi sırasında
kaybedilmiştir. Toplanan toprak örnekleri 2mm’den elenmek suretiyle homojenize edilmiştir.
Toprak örneklerinin bir kısmı AMF spor izolasyonu için +4 0C’de muhafaza edilmiştir. Fizikselkimyasal analizler için gereken toprak örnekleri oda koşullarında kurutularak muhafaza edilmiştir.
Kök örnekleri DNA ekstraksiyonuna kadar -20 0C koşullarda korunmuştur.
Tablo 1. Örnekleme Bilgileri
Örnek No
Örnekleme konusu
O2
Organik tarım
Doğu
Güney
Rakım (m) İlçe (İl)
Koordinat Koordinat
40,898
41,027
499 Hemşin (Rize)
O3
Organik tarım
40,901
41,027
554 Hemşin (Rize)
O1
Organik tarım
40,895
41,033
475 Hemşin (Rize)
T1
Organik tarıma geçiş 40,881
41,082
380 Rize
T2
Organik tarıma geçiş 40,89
41,092
310 Rize
T3
Organik tarıma geçiş 40,89
41,087
166 Rize
C1
Ticari gübreleme
40,922
41,175
-5 Pazar (Rize)
C2
Ticari gübreleme
40,971
41,18
-2,5 Ardeşen (Rize)
C3
Ticari gübreleme
40,979
41,181
P8
Ticari gübreleme
40,299
40,964
3,1 Of (Trabzon)
P4
Ticari gübreleme
40,169
40,846
478 Sürmene (Trabzon)
P7
Ticari gübreleme
40,249
40,801
189 Çaykara (Trabzon)
P2
Ticari gübreleme
40,378
41,002
195 İyidere (Rize)
P1
Ticari gübreleme
40,364
41,008
57 İyidere (Rize)
P3
Ticari gübreleme
40,375
41,002
165 İyidere (Rize)
P5
Ticari gübreleme
40,166
40,845
472 Sürmene (Trabzon)
P6
Ticari gübreleme
40,104
40,872
193 Sürmene (Trabzon)
L2
Ticari gübreleme
41,333
41,323
268 Arhavi (Artvin)
L6
Ticari gübreleme
41,439
41,406
126 Hopa (Artvin)
L7
Ticari gübreleme
41,431
41,404
9,8 Hopa (Artvin)
L1
Ticari gübreleme
41,305
41,338
10 Arhavi (Artvin)
L5
Ticari gübreleme
41,537
41,494
24 Kemalpaşa (Artvin)
L4
Ticari gübreleme
41,541
41,491
153 Kemalpaşa (Artvin)
L3
Ticari gübreleme
41,3
41,315
119 Arhavi (Artvin)
0 Ardeşen (Rize)
11
3.2 Fiziksel ve Kimyasal Toprak Analizleri
Toprak silt ve kil fraksiyonları Bouyoucos (1951) tarafından bildirildiği şekilde Hidrometre
yöntemine göre belirlenerek, tekstür sınıfları “Soil Survey Manual” (1951)’e göre saptanmıştır.
Toprak reaksiyonu (pH) saturasyon çamurunda cam elektrotlu pH-metre ile (Richards 1954);
Elektriksel iletkenlik (EC) saturasyon çamurunda EC metre ile (Richards 1954); Organik madde
Jackson (1962) tarafından bildirildiği şekilde Walkley-Black yöntemine göre; Toplam azot (N)
Bremner (1965) tarafından bildirildiği şekilde Kjeldahl yöntemine göre belirlenmiştir. Örnekleme
noktaları ve toprak özellikleri Tablo-1’de verilmiştir. Her ölçüm laboratuvar koşullarında üç
tekerrürlü olarak (analitik tekrar) gerçekleştirilmiştir.
3.3 AMF DNA ve Topluluk Yapısı Analizleri
3.3.1 Çay Bitkisi Köklerinde Enfekte Olmuş AMF’ların DNA Analizi
Kurutulmuş kök örnekleri sıvı nitrojen ile dondurularak havanda homojenize edildikten
sonra total 20 mg bitki örneğinden GenElute (Sigma-Aldrich).kullanılarak genel DNA
ekstraksiyonu yapılmış ve analizler boyunca -20 0C koşullarda muhafaza edilmiştir. İzole edilen
28S LSU rRNA genleri nested-PCR sisteminde LR1/FLR2 ve florasan primer FLR3/FLR4
çiftleri kullanılarak amplifiye edilmiş, PCR ürünleri TaqI (Eurox) ile kesilmiş ve DNA pürifiye
edildikten sonra terminal restriksiyon fragmanlarının (T-RF) pik büyüklüğü ve yoğunluğuna
göre dizi analizi yapılarak AMF komünite yapısı T-RF profilleri üzerinden belirlenmiştir.
Ayrıca fungal sporların DNA dizi analizi üzerinden indijen (yerli) AMF’lar saptanmıştır.
3.3.2 AMF Spor DNA Analizi
AMF sporları Sieverding (1991) tarafından bildirildiği gibi ıslak eleme yöntemi kullanılarak
seçilen toprak numunelerinden toplanmış, mikroskop altında tespit edilen morfolojik özelliklerine
göre sınıflandırılmış ve InstaGen Matrix DNA (Bio-Rad) kiti kullanılarak spor DNA’sı izole
edilmiştir. İzole edilen 28S LSU rRNA genleri nested-PCR sisteminde LR1/FLR2 ve florasan
primer FLR3/FLR4 çiftleri kullanılarak amplifiye edilmiş, klonlama yöntemi ile elde edilen DNA
dizileri BLAST analizine tabi tutulmuş ve tanımlanmıştır. AMF topluluk yapısını belirlemek üzere
elde edilen DNA dizileri NCBI’da kayıtlı bilinen bütün diziler ile karşılaştırılmış, AMF’ların yer
aldığı Glomeromycota grubu dışındaki gruplara benzerlik gösteren diziler sonraki aşamalardan hariç
tutulmuş ve işlevsel taksonimik birimler (OTU) %97 düzeyinde CLUSTALW ve DNADIST
(Mothur) (Schloss ve ark. 2009) programları kullanılarak değerlendirilmiş ve filogenetik ağaç analizi
yapılmıştır.
3.4 İstatistiksel Analiz
Kanonik korelasyon analizi kullanılarak toprak yönetimi, toprak özellikleri ve bölgeler
arasındaki farklar istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.
12
4. Analiz ve Bulgular
4.1 Toprak Özellikleri
Gerçekleştirilen toprak analizleri bütün örnek noktaları bazında toprak reaksiyonunun 5.456.58 pH; elektriksel iletkenliğinin 152.5-946 µs/cm; toprak organik maddesinin % 0.55- 10.7;
yarayışlı fosforun 5.68-163.6 ppm; toplam azotun ise 0.02-0.48 aralığında değiştiğini göstermiştir.
Analiz sonuçları Tablo-2’de verilmiştir. Elde edilen pH verileri son zamanlarda ticari gübre
kullanımından dolayı toprak reaksiyonunun azaldığı şeklindeki görüşle uyumlu değildir.
Tablo 2. Örnekleme Bilgileri
Örn.
No
Örnekleme
Bölgesi
Arazi Yönetimi
O2
Organik tarım (7-8 yıl)
Tekstür
sınıfı
Organik
madde
içeriği (%)
Yarayışlı Toplam
fosfor
azot
(ppm)
(%)
pH
EC
( µs/cm)
5.68
389
Tın
1.71
18.57
0.10
5.96
152.5
Tın
1.68
20.06
0.12
O1
6.27
166.4
Tın
2.83
32.82
0.15
T1
6.05
194.4
Kumlu Tın
2.50
22.22
0.11
6.16
553
Tın
2.76
45.98
0.14
6.17
244
Tın
4.63
26.27
0.23
5.49
350
Tın
2.55
113.89
0.05
O3
T2
Rize
Organik tarıma geçiş (2 yıl)
T3
C1
Ticari gübreleme
5.95
382
Tın
2.32
14.93
0.02
C3
6.22
946
Tın
4.77
66.77
0.24
P8
5.45
202
Kumlu Tın
7.07
52.06
0.30
P4
5.49
311
Siltli. Tın
4.10
72.71
0.21
P7
5.63
260
Kumlu Tın
10.70
74.53
0.48
5.77
676
Kumlu Tın
6.19
163.63
0.21
5.82
234
Tın
6.54
115.91
0.26
P3
6.17
659
Siltli Tın
2.44
16.55
0.13
P5
6.33
417
Tın
2.50
5.68
0.12
P6
6.58
352
Kumlu Tın
2.61
75.28
0.07
L2
5,53
333
Tın
4,37
9,33
0,18
L6
L7
5,66
262
Tın
0,55
19,65
0,17
5,82
394
Tın
2,37
6,69
0,12
5,88
550
Kumlu Tın
2,16
36,53
0,14
L5
6,02
337
Tın
1,58
22,62
0,14
L4
6,11
414
Kumlu Tın
1,58
33,96
0,13
L3
6,20
461
Tın
1,04
97,82
0,11
C2
P2
P1
L1
Trabzon
Artvin
Ticari gübreleme
Ticari gübreleme
13
4.2 AMF DNA ve Topluluk Yapısı
4.2.1 ÇayBitkisi Köklerinde Enfekte Olmuş AMF’ların T-RFLP ile Belirlenen Çeşitliliği ve
Komünite Yapısı
Terminal restriksiyon fragmanlarının (T-RF) büyüklüğü ve yoğunluğu Tablo-3 ve -4’de
verilmiştir. Farklı T-RF’ler farklı AMF türlerine karşılık gelmektedir. Rölatif (kırmızı) renk
yoğunluğu AMF’un baskınlığını yansıtmaktadır. Tablo-3 ve -4’de ifade edilen duruma
dayanarak Shannon-Simpson çeşitlilik indeksi belirlenmiş ve Tablo-5’de verilmiştir.
14
Tablo-3. Forward Fragman (5'-T-RFs(bp))
15
Tablo-3 (devam). Forward Fragman (5'-T-RFs(bp))
16
Tablo-3 (devam). Forward Fragman (5'-T-RFs(bp))
Tablo-3’de verilen 5’-T-RF forward fragmanlarının 143-149, 184-186 ve 372-376bp düzeylerinde
baskın olduğu görülmektedir.
17
Tablo-4. Reverse Fragman (5'-T-RFs(bp))
18
Tablo-4 (devam). Reverse Fragman (5'-T-RFs(bp))
19
Tablo-4 (devam). Reverse Fragman (5'-T-RFs(bp))
Tablo-4’de verilen 5’-T-RF reverse fragmanlarının 72-77 ve 184-186 bp düzeylerinde baskın olduğu
görülmektedir.
20
Tablo-5. Shannon-Simpson çeşitlilik indeksi
sample
ID
T1
Forward Fragman (5'-T-RFs)
No. of
Shannon (H') Simson(1-D)
T-RF
6
1,60
0,77
Reverse Fragman (3'-T-RF)
No. of
shannon (H') simpson(1-D)
T-RF
6
1,49
0,72
T2
4
1,37
0,74
4
1,33
0,72
T3
5
1,37
0,69
4
1,07
0,59
C1
5
1,34
0,66
6
1,71
0,80
C2
4
1,27
0,69
4
1,15
0,61
C3
9
1,96
0,82
6
1,63
0,77
O1
5
1,46
0,74
5
1,44
0,72
O2
3
0,80
0,47
6
1,71
0,81
O3
7
1,80
0,81
6
1,71
0,80
P1
4
1,02
0,53
5
1,42
0,71
P2
5
1,59
0,79
7
1,75
0,79
P3
6
1,64
0,78
6
1,60
0,76
P4
8
1,90
0,82
3
1,10
0,67
P5
5
1,27
0,65
3
1,02
0,61
P6
6
1,50
0,72
5
1,20
0,59
P7
6
1,67
0,79
7
1,86
0,83
P8
6
1,69
0,79
5
1,50
0,76
L1
7
1,81
0,82
5
1,51
0,76
L2
8
1,98
0,85
6
1,71
0,81
L3
7
1,69
0,76
6
1,61
0,76
L4
3
0,80
0,49
3
0,90
0,53
L5
8
1,82
0,79
6
1,59
0,76
L6
7
1,87
0,83
6
1,66
0,79
L7
5
1,54
0,77
7
1,84
0,83
Bütün T-RF boyutları ve gruplandırılan AMF sporlarının ait olduğu AMF cinsleri ayrı
ayrı Çizelge-1’de verilmiştir. Bunlar sırasıyla Funneliformis (spore grubu-05), Rhizophagus veya
diğer Glomeraceae (spore grubu 01, 02, 03) ve Glomeraceae (spor grubu 04) cinslerine ait
olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar örnekleme yapılan çaylık topraklarındaki hakim AMF’ların
Glomeraceae familyasına ait olduğunu göstermektedir (Çizelge-1).
21
Çizelge-1. Farklı spor grupları ve ait oldukarı AMF’ları gösterir filogenetik ağaç (Kırmızı ile
gösterilen spor grupları gen bankasında kayıtlı (bilinen) AMF dizilerinden farklı olan (%97’den
daha düşük düzeyde benzerlik gösteren) dizileri belirtmektedir.
22
Rize Bölgesi haricinde organik çay tarımına geçmiş bir bölge bulunmadığından Rize il
sınırları içinde kalan farklı çaylık koşulları (organik ve ticari gübeleme) toprak özellikleri ve
AMF çeşitliliği veri grupları arasındaki ilişkiler açısından ayrı bir kanonik korelasyon analizine
tabi tutulmuş ve sonuçlar Çizelge-2’de verilmiştir.
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
2.5
2
T1 R180-182
F129-131
1.5
F369
R368-370
CCA2 (22.6%)
1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5
-2
kum
F372-376
R191-195
F181
R372-374
R142T2
R320-322
C1
Fosfor
R212-217
T3
F226
R222
F143-145
Organik madde
silt
pH
Total N
F361-363
F151-153
O1 R352-357
R184-186F184-186
F357-359
F310-312
F147-149R72-77
EC
C3
F250
R134
C2
R145-147
F315
R232 O2 R309-315
R363
R68-70
F231-233
F67-71
F73-75
kil
R64-66O3
R124-128
■: Organik çay tarımına geçiş
F120-125
◆: Ticari gübreleme
▲: Organik çay tarımı
CCA1(%25.4)
Çizelge-2. Kanonik korelasyon analizi sonuçları. T;Organik çay tarımına geçiş
durumundaki (transition) çaylıklar, O; Organik çay tarımı yapılan çaylıklar,C; ticari
gübre uygulanan çaylıklar, F; forward fragman uzunluğu, R; reverse fragman uzunluğu
(bp)
Elde edilen veri dağılımında organik çay tarımına geçiş alanları T1-T2-T3; organik çay
koşulları O1-O2-O3 ve ticari gübreleme koşulları C1-C2-C3 olarak belirtilmiştir. Kanonik
korelasyon analizinin birinci boyutu veri grupları arasındaki varyansın sadece %25.4’üne
karşılık gelmiş ve bu dağılım organik çay ve ticari gübreleme ile ilgili veri kümelerini
birbirinden ayıramamıştır. İkinci boyut toplam varyansın %22.6’sını karşılamış ve benzer şekilde
organik çay ve ticari gübreleme veri grupları arasında bir ayrım göstermemiştir. Başka bir ifade
ile organik gübreleme ile ticari gübreleme yapılan çaylıklar arasında analiz edilen toprak
özellikleri ve AMF çeşitliliği açısından bir fark tespit edilmemiştir. Çizelge-2’de verilen kanonik
korelasyon analizi sonuçları 5’-T-RF büyüklüğündeki 143-145 bp’lik beşinci spor grubunun T3
kümesinin ve oklarla belirtilen toprak özelliklerinden organik madde içeriği ile toplam azotun
(çizelgede mavi renkli) yakınında yer aldığını göstermektedir ki bu durum beşinci spor grubuna
ait AMF’ların çay bitkisi ile olan simbiyozunun toprağın organik madde ve azot içeriği
tarafından yönlendirildiği şeklinde yorumlanabilir. Diğer yandan tamamı Glomeraceae cinsine
ait 5’-T-RF boyutlu 184-186bp’lik 1-2-3.spor grubu ve 147-149 bp’lik 5. spor grubu Çizelge2’nin merkez bölgesinde pozisyon almıştır. Bu durum bu AMF’ların pH, toplam azot ve
23
alınabilir P gibi çevresel toprak koşullarından etkilenmediğini göstermektedir. Glomeraceae’nın
tarım topraklarında yaygın olarak bulunduğu bilinmektedir.
Rize Bölgesi organik çay tarımı örnek noktaları hariç tutulurak ticari gübre uygulamaları
altında olan bütün çaylık koşulları (Rize, Trabzon ve Artvin) açısından gerçekleştirilen kanonik
korelasyon analizi ise Çizelge-3’de verilmiştir. Bu şekilde gerçekleştirilen ikinci istatistiksel
değerlendirme ile tarımsal yönetim (organik/ticari gübreleme) faktörü elimine edilerek bölgesel
ve çevresel faktörlerin toprak özellikleri ve AMF çeşitliliği veri grupları üzerindeki etkisi
belirlenmek istenmiştir.
-2
-1
0
1
2
3
4
5
4
P4
3
fosfor rakım
F207-210
CCA2 (23.0%)
2
EC
R104-108
F105-107
1
0
-1
-2
-3
F250
org. maddeP7
P5 P1
C1 L3
R320-322
L4 C2
F357-359
P6
F67-71
R145-147
Total N L2
L6
P8
P2 L1
P3
L7
L5
R363
F181
F315
C3
pHF361-363
■: Ticari gübreleme - Rize
◆: Ticari gübreleme - Trabzon
▲: Ticari gübreleme - Artvin
CCA1 (27.9%)
Çizelge-3. Ticari gübrleme uygulanan bütün örnekleme alanlarını içeren kanonik
korelasyon analizi sonuçları. P; ticari gübre uygulanan farklı çaylıklar, F; forward fragman
uzunluğu, R; reverse fragman uzunluğu (bp)
Çizelge-3’deki veri dağılımı incelendiğinde birinci kanonik analiz sonuçlarına benzer şekilde
boyutlar toplam varyansın sadece %30’na karşılık gelmiştir. Örnekleme lokasyonları büyük bir
grup olarak eksenin merkezinde kümelenmiştir. Başka bir ifade ile ticari gübre kullanımı farklı
bölge koşullarında toprak özelliklerini önemli ölçüde etkilememiştir. Ayrıca mavi renkli çarpı
işaretleri ile ifade edilen ve farklı bp degerlerine ait forward ve revers AMF fragmanları da
eksenin merkezinde kümelenmiştir ki toprak özellikleri gibi AMF çeşitliliğininde bölgeler
arasında değişmediğine işaret etmektedir.
24
4.2.2 ÇayTarımı Yapılan Topraklarda AMF Spor Çeşitliliği
AMF sporlarında gerçekleştirilen DNA analizi sonucunda 62 bireysel AMF dizisi elde
edilmiştir. %97 işlevsel taksonomik birim (OTU) düzeyinde gerçekleştirilen DNA benzerlik
analizi ise spor dizilerini 11 farklı gruba ayırmıştır. Elde edilen filogenetik ağaç profilinde
indijen AMF türleri Glomeraceae, Claroideoglomeraceae, Acaulosporaceae ve
Paraglomeraceae olmak üzere dört familya altında toplanmıştır (Çizelge-1). Bunlardan
Glomeraceae familyası içinde Rhizophagus, Funneliformis ve Glomus sp. olmak üzere üç farklı
tür belirlenebilmiştir. Gigasporaceae, Diversisporaceae, Pacisporaceae ve Archaeosporaceae
familyalarına ait türler belirlenememiştir. Türkiye’nin farklı tarımsal koşullarındaki AMF
çeşitliliği ile ilgili yakın zamanda yayınlanmış olan önceki bulgulara (Kazuki ve ark. 2014)
paralel olarak yeni bulgular 3-5-6-8-9 ve 10 numaralı spor gruplarında yer alan AMF dizilerinin
(Çizelge-1.) OTU %97 düzeyinde farklı diziler olduğunu göstermiştir. Başka bir ifade ile bu
dizileri içeren mikorizal funguslar endemik (çay topraklarına özgü) funguslardır.
Singh ve ark. (2008) Hindistan çay tarımı koşullarındaki topraklardan izole ettikleri AMF
sporlarının morfolojik özelliklerine dayanarak gerçekleştirdikleri çalışmalarında doğal ve kültüre
alınmış çaylıkların AMF çeşitliliğini karşılaştırmışlardır. Elde edilen sonuçlar kültüre alınmış
çay köklerine ait izolatların %88.89 düzeyinde Glomus morfotipi [Glomeraceae] tarafından
domine edildiğini; çeşitliliğin diğer bileşeninin ise %11.11 düzeyinde Acaulospora morfotipi
[Acaulosporaceae] olduğunu göstermiştir. Diğer yandan doğal çay bitkisi ile simbiyoz halindeki
AMF’ların %11.43 düzeyinde Acaulospora; %11.43 düzeyinde Gigaspora [Gigasporaceae] ve
%68.57düzeyinde Glomus ve %8.57 düzeyinde Scutellospora [Gigasporaceae] türlerinden
oluştuğunu göstermiştir. Bu bulgular tarımsal toprak yönetimine geçişin AMF çeşitliliğinde bir
azalmaya neden olduğuna işaret etmektedir. Türkiye koşullarında kültüre alınmamış çaylık
bulunamadığından benzeri bir kıyaslama yapmak mümkün değildir. Diğer yandan elde edilen
bulgular Singh ve ark (2008) ile paralellik sergilemektedir. Bu araştırmada Gigasporaceae
familyasına
(Gigaspora or Scutellospora cinsileri gibi) ait diziler tespit edilememiş,
Claroideoglomeraceae and Paraglomeraceae familyalarına ait diziler belirlenmiştir.
Paraglomeraceae familyasına ait sınırlı düzeyde spor elde edilmişken Claroideoglomeraceae
familyasına ait daha fazla bulgu (8-9-10. gruplar) (Çizelge-1) sağlanmıştır.
Bu sonuçlar Rize, Trabzon ve Artvin Bölgesi çay koşullarında yaşam süren simbiyotik AMF
çeşitliliğinin Glomeraceae, Claroideoglomeraceae ve Acaulosporaceae familyalarından meydana
geldiğini göstermiştir.
5. Sonuç ve Öneriler
Bu araştırmada Doğu Karadeniz Bölgesi çay tarımı yapılan koşullarda AMF’ların
çeşitliliği, topluluk yapısı ve çevresel toprak şartları ile ilişkileri irdelenmiştir. Araştırma
kurgusu (i) daha önceki çalışmalarda sınırlı sayıda örnekleme ile elde edilen “Doğu
Karadeniz Bölgesi çay topraklarına özgü endemik AMF türlerinin varlığı” bilgisini
doğrulamak ve (ii) AMF çeşitliliği ve topluluk yapısının çevresel faktörler (toprak yönetimi
ve özellikleri) ile olan ilgisini ortaya koymaktır. Yoğun ticari gübrelemenin etkisi ile toprak
koşulların olumsuz etkilenmektedir. Bu durumla ilgili olarak farklı kaynaklar tarafından çay
topraklarının giderek asitleştiği bildirilmektedir ki toprak özelliklerindeki değişim biyololojik
çeşitliliğin de olumsuz etkilenmesi demektir. Bu noktada azot ve fosfor gibi önemli besin
maddelerini bitkiye sağlayan mikorizal fungusların varlığı toprak kalitesi ve çay verimi
açısından oldukça önemlidir. Dolayısı ile üç farklı çay bölgesinde AMF çeşitliliği ve topluluk
yapısı incelemiştir.
25
Elde edilen bulgular (i) Glomeraceae familyasının baskın olduğunu ve Glomeraceae,
Claroideoglomeraceae ve Acaulosporaceae familyalarının asidik çay topraklarındaki
mikorizal simbiyozu sağladığını; (ii) Farklı toprak yönetimleri (organik ve ticari gübreleme)
açısından mikorizal mantar topluluk yapısı üzerinde bir değişim yaratmadığını ve (iii)
mevcut değişimin EC ve toprak organik maddesi gibi faktörlerle daha yakından ilgili
olduğunu; ve (iv) farklı illerdeki ticari gübreleme faaliyetlerinin pH, EC ve organik madde
içeriği gibi toprak özellikleri arasında önemli bir ayrım yaratmadığını göstermiştir.
Organik çay tarımı (yedi yıllık organik tarım), henüz geçiş aşamasında olan koşullar (iki
yıllık organik tarım) ve geleneksel çay tarımı (ticari gübreleme) yapılan koşullar arasında
toprak özellikleri ve mikorizal çeşitlilik açısından bir farklılık gözlenememiş olması, insan
kaynaklı girişimlere (tarım, sanayi, endüstri vb.) bağlı değişimlerin toprağın fiziksekkimyasal-biyolojik açılardan son derece kompleks bir yapıya sahip olması ve bu nedenle
uzun süreçlerde değişebiliceği şeklinde yorumlanabilir.
Bu nedenle organik çay tarımı uygulamasının geleneksel çay tarımı uygulamaları ile
kıyaslanması ve organik gübrelemenin avantajlarının ortaya konulması adına bu tarz
çalışmalara devam edilmelidir. Ayrıca toprak örneklemeleri mevsimsel-iklimsel-çevresel
değişimlerin toprağın farklı yönlerine ve mikorizal çeşitliliğe etkisini ortaya koyabilmek
adına farklı zamanlarda (mevsimlerde) yapılmalıdır.
6. Geleceğe İlişkin Öngörülen Katkılar
Arbüsküler mikorizal mantar (AMF) çalışmalarının çay tarımı açısından en önemli
olduğu nokta aynı toprak bakterileri gibi AMF’ların da birçok durumda “biyogübre” olarak
kullanılabilmesidir. Bitki gelişimini teşvik eden bakterilerin (PGPR) organik çay tarımında
biyogübre olarak kullanımı ile ilgili değerl çabalar bulunmaktadır. Bunlar Çakmakçı ve ark.
(2012) tarafından bildirilmiştir. Ancak Türkiye çay tarımı koşullarında mikorizal mantarların
biyogübre potansiyeli ile ilgili literatüre geçmiş bir bilgi bulunmamaktadır. Mikorizal
inokülasyonların (mikorizal gübre) bitki ve toprak verimine etkisi ile ilgili araştırmalar (Ortas
ve Akpınar, 2006; Şensoy ve ark. 2007; Yılmaz ve Gül, 2009; Ortas, 2010; Almaca and
Ortas, 2010; Aka-Kaçar et al., 2010; Oztekin ve Ece, 2014) genellikle kurak-yarı kurak
koşullardaki hububat, tahıl ve bahçe bitkileri tarımı ile ilgilidir.
Organik çay tarımı olgusunun giderek artan ilgi kazandığı bugünlerde potansiyel
biyogübre materyali olarak AMF’ların değerlendirilmesi bu nedenle yeni ve önemli bir
konudur. Türkiye çaylıkl topraklarında yaşam süren AMF türlerinin ve topluluk yapısının
beirlenmesi bir biyogübre malteryaline doğru uzanan sürecin ilk adımıdır. Zira bakteriyel
kökenli biyogübre çalımalarına bakıldığında yine aynı basamağın olduğu (faydalı
mikropların izolasyonu, teşhisi ve bitki geliştirici kabiliyetlerinin test edilmesi) görülebilir
(Çakmakçı ve ark. (2012).
Araştırmanın bir sonraki adımında kontrollü koşullarda (Rize Atatürk Çay ve Bahçe
Kültürleri Araştırma Enstitüsü) yer alan çaylıklar üzerinde çalışmadan elde edilen farklı
mikoriza türlerin inokülasyon çalışmalarının yapılabileceği istatistiki kaidelere uygun bir
çaylık denemesinin kurulması düşünülmektedir.
26
7. Sağlanan Altyapı Olanakları ile Varsa Gerçekleştirilen Projeler
8.
Sağlanan Altyapı Olanaklarının Varsa Bilim/Hizmet ve Eğitim Alanlarındaki Katkıları
Projeden elde edilen veriler 2014 yılında Güney Kore’de gerçekleştirilen Dünya Toprak
Kongresinde (The 20th World Congress of Soil Science June 8-13, 2014 Jeju, Kore) poster
olarak sunulmuştur.
9. Kaynaklar
Aka–Kacar Y, Akpinar C, Agar A, Yalcin–Mendi Y, Serce S, Ortas I 2010: The effect of
mycorrhiza in nutrient uptake and biomass of cherry rootstocks during acclimatization. Rom.
Biotechnol. Lett., 15(3), 246–252.
Alguacil MM, Caravaca F, Roldán A. Changes in rhizosphere microbial activity mediated by
native or allochthonous AM fungi in the reafforestation of a Mediterranean degraded
environment. Biol Fert Soils 2005;41:59–68.
Allen MF 1991: The Ecology of Mycorrhizae. Cambridge University Press, New York, NY.
pp.184.
Almaca A, Ortas I 2010: Growth response of maize plants (Zea mays L.) to wheat and lentil pre–
cropping and to indigenous mycorrhizae in field soil. Span. J. Agric. Res., 8, 131–136.
doi:10.5424/sjar/201008S1-1232
Ataseven, Z. Y. (2012), Türkiye’de Çay Sektörü. Tarımsal Ekonomi ve Politika Geliştirme
Enstitüsü. TEPGE BAKIŞ.14.8, 1303-8346.
Augé RM 2001: Water relations, drought and vesicular– arbuscular mycorrhizal symbiosis.
Mycorrhiza, 11, 3–42. doi:10.1007/s005720100097
Başer, A. (2006). Türkiye’de Tarım Destekleme Politikaları ve Çay Sektörü. Yayınlanmamış
Yüksek Lisans Tezi. İstanbul: Marmara Üniversitesi SBE.
Caravaca F, Alguacil MM, Barea JM, Roldan A. Survival of inocula and native AM fungi
species associated with shrubs in a degraded Mediterranean ecosystem. Soil Biol Biochem
2005;37:227–33.
Caravaca F, Alguacil MM, Figueroa D, Barea JM, Roldán A. Re-establishment of Retama
sphaerocarpa as a target species for reclamation of soil physical and biological properties in a
semi-arid Mediterranean area. Forest Ecol Manag 2003;182:49–58.
Eden T (1976). Tea thirt edition tropical agriculture series longman group limited, LONDON.
Emin Yılmaz, Ayşe Gül. 2009.Topraksız Ortama Arbusküler Mikoriza Aşılamanın Patlıcan
(Solanum melongena L.) Yetiştiriciliği Üzerine Etkileri. GOÜ. Ziraat Fakültesi Dergisi, 2009,
26(2), 55-61
Gölgen Bahar ÖZTEKİN ve Mehmet ECE.2014. Sera Domates Yetiştiriciliğinde Symbion VAM
(Glomus fasciculatum) İnokulasyonunun Bitki Gelişimi, Verim ve Meyve Kalitesi Üzerine
Etkisinin Belirlenmesi. Turk J Agric Res (2014) 1: 35-42 TÜTAD ISSN: 2148-2306
27
Joner EJ, Briones R, Leyval C 2000: Metal–binding capacity of arbuscular mycorrhizal
mycelium. Plant Soil, 226, 227–234. doi:10.1023/A:1026565701391
Kacar B (1984). Çayın gübrelenmesi, Çay İşletmeleri Genel Müdürlüğü, Çay–Kur Yayını No:4,
Ankara, s:356.
Kacar, B., 2010. Çay Bitkisi. Biyokimyası. Gübrelenmesi. İşleme Teknolojisi. Nobel Yayın
Dağıtım, 147-156 s., Ankara
Kazuki S, Turgay O.C., Akca O.M., Harada N and Nonaka M. 2014 Molecular diversity of
indigenous arbuscular mycorrhizal fungi in three different agricultural regions of Turkey. Soil
Science and Plant Nutrition, 1–10. http://dx.doi.org/10.1080/00380768.2014.890916.
Muharrem ÖZCAN Emine YAZICIOĞLU. 2013. Türkiye çay yetiştiricliğinin sorunları ve
öncelikleri. II. Rize KalkınmaSempozyumu Bildiri kitabı, Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi
Yayınları, 64-101, ISBN – 978-605-89443-6-7.
Newsham KK, Fitter AH, Watkinson AR 1995: Arbuscular mycorrhiza protect an annual grass
from root pathogenic fungi in the field. J. Ecol., 83, 991–1000. doi:10.2307/2261180
Ortas I 2010: Effect of mycorrhiza application on plant growth and nutrient uptake in cucumber
production under field conditions. Span. J. Agric. Res., 8, 116–122. doi:10.5424/ sjar/201008S11230
Sieverding E. 1991. Vesicular Arbuscular Mycorrhiza management in tropical agroecosystems
Deutshe Gesellschaft Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH, Eschborn, Germany, 371 pp
Singh S., Anita Pandey, Bhaskar Chaurasia, Lok Man S. Palni. 2008. Diversity of arbuscular
mycorrhizal fungi associated with the rhizosphere of tea growing in ‘natural’ and ‘cultivated’
ecosites. Biology and Fertility of Soils, Volume 44, Issue 3, pp 491-500.
Suat Sensoy, Semra Demir, Onder Turkmen, Ceknas Erdinc, Orcun Burak Savur. 2007.
Responses of some different pepper (Capsicum annuum L.) genotypes to inoculation with two
different arbuscular mycorrhizal fungi. Scientia Horticulturae 113; 92–95.
Tekeli S T (1962). Çay Teknolojisi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları 190, Ders
Kitapları 64, Ankara Üniversitesi Basımevi, ANKARA.
Tekeli S T (1976). Çay Yetiştirme, İşleme, Pazarlama. Dönüm Yayınları 5, Ankara Basım ve
Ciltevi, ANKARA.
Turan YÜKSEK, Filiz YÜKSEK Ercan SÜTLÜ. 2013. Rize Yöresinde Çay Tarımında
Gübreleme Sorunları ve Sürdürülebilir Çay Tarımı için Yeni Stratejiler. Türkiye çay
yetiştiricliğinin sorunları ve öncelikleri. II. Rize KalkınmaSempozyumu Bildiri kitabı, Recep
Tayyip Erdoğan Üniversitesi Yayınları, 89-113, ISBN – 978-605-89443-6-7.
TÜİK. (2011). Türkiye İstatistik Kurumu. http://www.tuik.gov.tr (01.02.2013).
28
10. Ekler
Projeden elde edilen verilerle 2014 yılında Güney Kore’de gerçekleştirilen Dünya Toprak
Kongresinde gerçekleştirilen poster sunumunun özeti (The 20th World Congress of Soil Science
June 8-13, 2014 Jeju, Kore)