The Effects of Biofertilizer Applications Under Water Stress on Morphological, Physiological and Yield Parameters, Essential Oil Ratio and Components and Antioxidative Enzyme Activities of Basil (ocimum Basilicum L.) Plant

Abstract

Sürdürülebilir bitkisel üretim, son yıllarda yoğunluklu olarak yürütülen faaliyet alanlarının öncelikli üretim tekniklerinden biridir. Bu çalışmada, su stresi koşullarında biyogübre uygulamalarının fesleğen (Ocimum basilicum L.) bitkisinin morfolojijk, fizyolojik ve verim parametreleri, uçucu yağ oranı ve bileşenleri ile antioksidatif enzim aktiviteleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Çalışmada Pseudoalteromonas tetraodonis (TV126C) ve Brevibacillus choshinensis (TV53D) bakterileri yalnız ve vermikompost ile karışım halinde midnight fesleğen çeşidine ait bitkilere inokule edilerek, tarla kapasitesinin (TK) azalan katlarıyla oluşturulan üç farklı su stresi (kontrol grubu: %100TK, orta şiddetli su stresi: %50TK ve şiddetli su stresi: %25TK) altında yetiştirilmiştir. Faktörler, tesadüf parsellerinde faktöriyel düzende uygulanmıştır. Çalışmada en yüksek bitki boyu (32.39 ve 32.20 cm), yeşil herba ağırlığı (12.04 ve 11.93 g/bitki), drog herba ağırlığı (2.69 ve 2.71 g/bitki) ve yeşil yaprak ağırlığı (9.77 ve 9.75 g/bitki) sırasıyla orta şiddetli su stresi altında TV126C+V ve %100 sulama düzeyinde TV126C+TV53D+V uygulamalarından elde edilmiştir. En yüksek drog yaprak ağırlığı (2.31 g/bitki) ve klorofil içeriği (27.91 ve 27.39 µg cm-2) değerleri ise orta şiddetli su stresi koşullarında TV126C+TV53D+V ile %100 sulamada TV126C uygulamalarında belirlenmiştir. Araştırmada şiddetli ve orta şiddetli su stresi koşullarında TV126C+TV53D bakterilerinin gerek yalnız gerekse vermikompost ile birlikte uygulamalarından en yüksek uçucu yağ oranı değerleri elde edilirken, linalool, 1,8-cineole, metil cinnamate, eugenol, methyleugenol, trans-caryophyline, δ-cadinol, β-elemene ve germacrene-D uçucu yağ bileşenlerinin ise biyogübre uygulamalarına göre değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir. Çalışmada şiddetli su stresi koşullarında bakterilerin yalnız ve vermikompost ile karışım halinde uygulamalarında en yüksek CAT, APX ve SOD enzim aktiviteleri belirlenirken, MDA ve H2O2 aktivitelerinde ise azalış gösterdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, azot fikse edebilen TV126C ve fosfor çözebilen TV53D bakterileri ile vermikompostun birlikte uygulamalarının fesleğen yetiştiriciliğinde su stresine karşı etkili ve sürdürülebilir bir yöntem olduğu değerlendirilmektedir. Anahtar kelimeler: Antioksidan enzim aktivitesi, Biyolojik gübreler, Fesleğen, Kuraklık stresi, Uçucu yağ, Vermikompost

Sustainable plant production is one of the prioritized production techniques of the activity areas intensively carried out in recent years. In this study, the effects of biofertilizer applications on morphological, physiological and yield parameters, essential oil ratio and its components and antioxidative enzyme activities of basil (Ocimum basilicum L.) plants were investigated under water stress conditions. In the study, Pseudoalteromonas tetraodonis (TV126C) and Brevibacillus choshinensis (TV53D) bacteria were inoculated alone and in together with vermicompost on midnight basil cultivar plants and grown under three different water stresses (control group: 100%WT, moderate water stress: 50%WT and severe water stress: 25%WT) created by decreasing multiples of field capacity (FC). The factors were applied in a factorial arrangement in random plots. The highest plant height (32.39 and 32.20 cm), fresh herb weight (12.04 and 11.93 g/plant), dry weight (2.69 and 2.71 g/plant) and green leaf weight (9.77 and 9.75 g/plant) were obtained from TV126C+V under moderate water stres and TV126C+TV53D+V treatments under 100% irrigation level, respectively. The highest values of dry leaf weight (2.31 g/plant) and chlorophyll content (27.91 and 27.39 µg cm-2) were determined in applications TV126C+TV53D+V under moderate water stres condition and TV126C inoculation under 100% irrigation. In the study, the highest essential oil content values were obtained from TV126C+TV53D bacteria both alone and in combination with vermicompost under severe and moderate water stress conditions, while linalool, 1,8-cineole, methyl cinnamate, eugenol, methyleugenol, trans caryophyline, δ-cadinol, β-elemene and germacrene-D essential oil components were found to vary according to biofertilizer treatments. In the study, the highest CAT, APX and SOD enzyme activities were determined in the applications of bacteria alone and in mixture with vermicompost under severe water stress conditions, while MDA and H2O2 activities decreased. As a result, it is evaluated that the application of nitrogen fixing TV126C and phosphorus solubilising TV53D bacteria together with vermicompost is an effective and sustainable method against water stress in basil cultivation. Keywords: Antioxidative enzyme activity, Basil, Biological fertilizers, Drought stress, Essential oil, Vermicompost