Fasulye yetiştirilen farklı toprak örneklerinde viral çeşitliliğin araştırılması ve bakteriyel fasulye hastalıklarına karşı potansiyel bakteriyofajların tanımlanması

Abstract

Fasulye (Phaseolus vulgaris), tüm dünyada yaygın tüketilen önemli bir besin kaynağıdır. Ülkemizde de bakliyatlar arasında en fazla tercih edilen tarım ürünüdür. Tüm bitkilerde olduğu gibi fasulye üretiminde de farklı toprak, iklim ve çevre koşullarının etkisi önemlidir. Tarım ürünlerinin ortak sorunlarından biri olan bitki hastalıkları, üretimde ciddi kayıplara neden oldukları için hem ekonomik hem de sağlık açısından potansiyel bir tehdit olarak görülmektedirler. Bu hastalıklar içinde viral, bakteriyel ve fungal kökenli hastalıklar önde gelir. Toprakların farklı içerik ve yapılarına göre farklı viral çeşitliliğe sahip olduğu bilinmektedir. Bu çeşitlilik patojen virüsleri içerebildiği gibi, hastalıklara karşı mücadelede kullanılabilecek potansiyel bakteriyofajları da içerebilmektedir. Bu çalışmada, öncelikli olarak fasulye tarımı yapılan farklı bölgelere ait toprak örneklerindeki DNA ve RNA viral çeşitliliğin araştırılması amaçlanmıştır. Viral çeşitlilik potansiyelinin belirlenmesinin yanında, ülkemizde yaygın olarak görülen bakteriyel kökenli adi yaprak yanıklığı (Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli) ve hale yanıklığı (Pseudomonas syringae pv. phaseolicola) hastalıklarına karşı potansiyel bakteriyofaj varlığının araştırılması hedeflenmiştir. Farklı coğrafi bölgelerdeki 44 lokasyondan 50 toprak örneği, 0.22 µm çaplı mikropor filtrelerden geçirilmiştir. Universal primerler kullanılarak PZR (polimeraz zincir reaksiyonu) yöntemiyle amplifiye edilen viral DNA ve RNA örnekleri agaroz jelde yürütülerek fotoğraflanmıştır. Örnekler, patojen virüsleri tanımlayan PZR markörleri ile de test edilmiştir. PZR bant sonuçları Phoretix1D programı ile analiz edilmiş, elde edilen binary data’dan UPGMA yöntemiyle Jaccard benzerlik ve mesafe analizi yapılmıştır. Viral çeşitlilik ağacı MEGA 11.0 yazılımı ile oluşturulmuş ve GeneAlex programı ile PCoA (Principal Coordinates Analysis) ve BAPT (Band Pattern Across Population) verisi elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, fasulye tarımı yapılan topraklardaki DNA ve RNA virüs çeşitliliğinin yüksek oranda polimorfizm ve potansiyele sahip olduğunu göstermiştir. Filtre örneklerinde potansiyel bakteriyofaj taraması yapılmış ve bakteri üremesini azalttığı tespit edilen örnekler için TEM (Transmission Electron Microscope) analizi yapılmıştır. Boyut ve morfolojileri farklı olası dört bakteriyofaj tespit edilmiş olmasına rağmen genom analizi olmadan herhangi bir tür tayini yapılmamıştır.

Beans (Phaseolus vulgaris) are a vital food source widely consumed throughout the world. It is the most preferred agricultural product among legumes in our country. As in all plants, the effect of different soil, climate, and environmental conditions is important in bean production. Plant diseases, one of the common problems affecting agricultural products, pose a potential threat both economically and health-wise, as they cause significant production losses. Among these diseases, viral, bacterial, and fungal origins are prominent. It is known that soils have different viral diversity according to their different contents and structures. This diversity may include pathogenic viruses as well as potential bacteriophages that can be used in the fight against diseases. This study primarily aimed to investigate the diversity of DNA and RNA viruses in soil samples from various regions where bean cultivation is practiced. In addition to determining the viral diversity potential, the study aimed to investigate the potential presence of bacteriophages against bacterial diseases, including common leaf blight (Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli) and halo blight (Pseudomonas syringae pv. phaseolicola), which are commonly observed in our country. Fifty soil samples from 44 locations in different geographical regions were passed through 0.22 µm diameter micropore filters. Viral DNA and RNA samples amplified by PCR (polymerase chain reaction) method using universal primers were photographed by running on agarose gel. Samples were also tested with PCR markers that define pathogenic viruses. PCR results were analyzed with Phoretix1D program, and Jaccard similarity and distance analysis was performed from the obtained binary data with UPGMA method. The genetic diversity tree was created with MEGA 11.0 software, and PCoA (Principal Coordinates Analysis) and BAPT (Band Pattern Across Population) data were obtained with the GeneAlex program. The results obtained showed that the diversity of DNA and RNA viruses in bean cultivation soils has a high rate of polymorphism and potential. Potential bacteriophage screening was performed on filter samples, and TEM (Transmission Electron Microscope) analysis was performed for samples that were found to reduce bacterial growth. Although four possible bacteriophages with different sizes and morphologies were detected, no species determination was made without genome analysis.