Tarım, bitkilerin mikroorganizmalarla etkileşimlerinin karmaşık bir ağıdır (1). Mikroorganizmalar, tarımsal üretim açısından tüm bitkileri desteklemede hayati bir role sahiptir. Mikroorganizmalar, mahsul beslenmesini ve mahsullerin biyotik ve abiyotik strese direnme kabiliyetini iyileştirebilir ve tarımsal sistemlerdeki potansiyellerinin değerlendirilmesi ile ilgili olarak halen incelenmekte olan pozitif bitki mikrobiyal etkileşimlerine genel bir bakış sunar, dikkate alınan etkileşimler: toprak agregatlarının ve yapısının bakteriyel ve mikorizal stabilizasyonu; artan besin mevcudiyeti yoluyla bitki büyümesinin rizobakteriyel teşviki; bitki hormon dengesini ve stresten koruyucu bileşiklerin üretimini etkileyerek bitki büyümesinin rizosfer ve endofitik bakteriyel teşviki; endofitik ve simbiyotik bakteriyel nitrojen (N) fiksasyonu; su ve besinlerin mikorizal alımı; bitki hastalığının rizobakteriyel baskılanması; bitki paraziti nematodlarına karşı birleştirici mantar koruması; otçul zararlılara karşı endofitik mantar koruması; böcek zararlılarına karşı birleştirici mikrobiyal koruma ve hastalığa karşı bakteriyofaj koruması (2).
Tarımsal üretimin sürdürülebilirliğini geliştirmek için Mahsul verimi ve ekonomik canlılık üzerinde çarpıcı etkilere sahip olan bitki-mikrobik etkileşimleri bir dizi doğrudan veya dolaylı mekanizma ile gerçekleştirilebilir: besin transferi (vitamin veya siderofor üretimi, atmosferik azot fiksasyonu, veya inorganik minerallerin çözünür bileşiklere, özellikle fosfora dönüştürülmesi), Fitohormonlar (etilen veya indol asetik asit gibi) yoluyla büyümenin doğrudan uyarılması, patojenik mikroorganizmalara karşı Antagonizma ve tuz stresinin azaltılması (3). Başka bir bilimsel çalışmada ise tarımda faydalı mikroorganizmaların birkaç ana işlevi şu şekilde sıralanmıştır:
(i) Mikroplar karmaşık organik maddeyi parçalar.
(ii) Mikroplar besinlerin geri dönüşümüne yardımcı olur: Toprakta yaşayan mikroorganizmalar, besin maddelerinin farklı formlara dönüştürülmesinde hayati rollere sahiptir. Örneğin, sülfat indirgeyen bakteriler, çeşitli organik maddelerin ayrışmasında ve oksitlenmesinde aktif olarak yer alır.
(iii) Mikroplar toprak nemini korumaya yardımcı olur.
(iv) Mikroplar toprak yapısını oluşturur: Bazı spesifik toprak mikroorganizmaları, polisakkaritler, zamklar ve glikoproteinler gibi toprak minerallerini birbirine yapıştıran ve böylece iyi bir toprak yapısı oluşturan biyomoleküller salgılar. Mantar hifleri ve bitki köklerinin de toprak agregatlarını birbirine bağlamasıyla bilinir.
(v) Mikroplar nitrojeni sabitler.
(vi) Mikroplar bitki büyümesini teşvik eder: Bazı toprak mikropları, oksinler, giberellinler ve antibiyotikler dahil olmak üzere bitki büyümesini destekleyen çeşitli maddeler üretir.
(vii) Mikroplar zararlıları ve hastalıkları kontrol eder: Bitki hastalıklarının çoğundan bitkiyi kökler ve yapraklar yoluyla enfekte eden patojenler sorumludurlar. Hastalıkların nedenleri, yayılma şekli, yaygınlığı ve kontrolü ile bitki patolojisi veya fitopatoloji adı verilen alt disiplin ilgilenir. Bitki patojenlerinin aksine, toprakta bulunan bazı doğal mikroorganizmalar bu patojenlerle beslenir (veya antagonistiktir) ve mahsul bitkilerinin enfeksiyonunu önleyebilir. Mikroorganizmaların bu özel davranışına antagonizma denir. Bitkinin doğal savunma mekanizmalarını uyaran, bazı canlı organizmalardan türetilen ve spesifik biyolojik öldürücü etkiler yoluyla böcek ve zararlıları yönetmek için kullanılan bileşikler olarak tanımlanan biyopestisitler genellikle doğal malzemelerden (bakteriler veya diğer mikroplar, hayvanlar ve bitkiler gibi) türetilen biyokontrol ajanları veya maddeleri (genleri veya metabolitleri dahil) içeren ürünleri ifade eder. Moleküler biyolojideki son gelişmeler, genlerin bir organizmadan diğerine transferini mümkün kılmıştır. Bu doğrultuda, belirli bakterilerden belirli böcekleri öldürebilen ancak insanlara zarar vermeyen spesifik genler başarıyla bitkilere aktarılmıştır. Aktarılan genler, konakçı bitkide protein şeklinde ifade edilir. Bu protein böcekler için zehirlidir, bu nedenle böcek bitkiyle beslendiğinde böcek ölür. Aynı şekilde bitkilerde de pek çok niteliksel ve niceliksel gelişme bakteri gen transferi sayesinde günümüzde mümkün hale gelmiştir (4).
Bu bilimsel bulgulara dayanak olarak dikkat çeken tarım bilimi için yeni bir umut olarak Mikrobiyal-biyoinformatik artan sayıda mikrobiyal genom dizisi, mikroorganizmaların biyolojisini incelemek için güçlü bir araç olup, genomik temelli yaklaşımlarda tarımın gelişimine yönelik bakteriyel patojenite üzerindeki mekanizmaları aydınlatmak için verimli ve doğrudan araştırma stratejilerini kolaylaştırabilir (1).
Tarımda daha iyi verim ve sürdürülebilirlik elde etmek için toprağın tanrısal gerçek sakinleri olan faydalı mikroorganizma toplulukların dünyasını bilimin ışığında keşfetmeye devam ederek, varlıklarını dengeli düzeyde muhafaza etmeyi sağlayacak doğru tarımsal faaliyetlerde bulunmak ve araştırma çalışmalarına yoğunluk vermek çağımızın gereğidir.
Gelecek yazılarımızda bu yazının içeriğinde bahsedilen spesifik olaylarla beraber mikrobiyal hücreler, farklılıkları ve sınıflandırılması, biyosentez, beslenme ve çoğalma, farklılaşma, haberleşme, kalıtsal değişim ve Mikrobiyal ekoloji, bulaşma yolları, savunma sistemleriyle mikroorganizma ilişkisi, mikroorganizmaların laboratuvarda tanımlanması, toprak mikrobiyolojisi, biogübreler, biopestisitler, bioyakıtlar, bitki-mikrop ilişkisi, azot döngüsü gibi bir çok alt başlıkta hem temel bir biyoloji bilimi olarak mikrobyolojinin genel kapsamını hem de tarımsal mikrobiyolojinin kapsamını özele indirgeyerek yakından inceleyeceğiz. Amacımız piyasada Tarımsal Mikrobiyoloji özelinde bütünsel kaynak eksikliğini gidermek ve bu alana ayrı bir alt bilim dalı olarak önem verilmesini sağlamak olacaktır.
Kaynakça:
- P. N. Bhattacharyya, M. P. Goswami, L. H. Bhattacharyya, (2016), Perspective of beneficial microbes in agriculture under changing climatic scenario: A review, Journal of Phytology, 8: 26-41
- M. Andrews, M.G. Cripps & G.R. Edwards, (2012), The potential of beneficial microorganisms in agricultural systems, Ann Appl Biol 160/1–5
- Suzanne L. Ishaq, (2017), Review, Plant-microbial interactions in agriculture and the use of farming systems to improve diversity and productivity, AIMS Microbiology, 3(2): 335-353.
- Dr. Yogranjan, Lecture Notes On Agricultural Microbiology, College of Agriculture, Tikamgarh http://www.jnkvv.org/PDF/02042020180252Yogranjan_Lecture%20notes_Agricultural%20Microbiology.pdf