SİO2 nanopartikülleri ve endofitik bakteri uygulamalarının yoncada (medicago sativa L.) kuraklık stresi toleransı üzerine etkilerinin in vitro koşullarda araştırılması

Kuraklık, dünya genelinde tarımsal üretkenliği kısıtlayan başlıca abiyotik stres faktörlerinden biri olup, küresel gıda güvenliği açısından ciddi bir tehdittir. Nanoteknoloji, malzemelerin atom ve molekül düzeyinde kontrol edilmesini sağlayarak sağlık, enerji, çevre ve tarım gibi birçok alanda yenilikler sunmaktadır. Endofitik bakteriler ise bitki büyümesini destekleyen ve çevresel streslere karşı dayanıklılığı artıran yararlı mikroorganizmalardır. Bu çalışmada, kuraklık toleransı yüksek olan Türkiye'de yetişen Opuntia ficus-indica, Agave americana kaktüs ve sukulentlerden 40 endofitik bakteri izole edilmiştir. Bu bakteriler arasından patojenite ve PGPB özellikleri dikkate alınarak seçilen 4 izolat ile uygulamalar yapılmıştır. Ayrıca bakteriler, uygulanacak dozdan daha yüksek dozdaki SiO₂ nanoparikülleri ile muamele edilip, MTT testi sonucunda canlılığını sürdürenler seçilmiştir. Tür teşhisleri 16S rRNA dizi analiziyle yapılarak NCBI GenBank'a kaydedilmiştir (A2: Bacillus wiedmannii PP473246, AT3: Bacillus proteolyticus PP473247, HT1: Lysinibacillus macroides PP473248, H17: Enterobacter hormaechei subsp. xiangfangensis PP473250). Endofitik bakteri ve SiO2 nanopartiküllerinin Medicago sativa (yonca)'da PEG-6000 ile oluşturulan kuraklık stresi altında fizyolojik ve biyokimyasal tepkiler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Stres altındaki bitkilerde total protein, kök-gövde uzunluğu, antioksidan enzim aktiviteleri, reaktif oksijen türleri ve lipid peroksidasyon seviyeleri belirlenmiştir. Uygulanan izolatlar kök-gövde kuru ağırlığını ve klorofil miktarını artırmış; H2O2, süperoksit anyonu ve MDA seviyelerini düşürmüştür. Ayrıca CAT, APX, GR, POX ve SOD aktivitelerini artırmışlardır. Bakterilerin bitki hücrelerindeki lokalizasyonu için SEM analizi yapılmıştır. Ayrıca öne çıkan AT3 ve H17 izolatlarının uygulandığı yoncada SiO2 nanopartiküllerinin hücredeki varlığı CLSM ile gösterilmiştir. İnoküle edilen bitkilerden tekrar izolasyon yapılarak ve 16S rRNA analizi ile bakterilerin varlığı doğrulanmıştır. Sonuçlar, izole edilen endofitik bakteriler ile SiO₂ nanopartiküllerinin kombine uygulamalarının, yonca bitkisinde kuraklık stresine karşı uyum yanıtlarını güçlendiren ve stresin olumsuz etkilerini hafifleten etkili bir strateji olduğunu göstermiştir.