Nematodes-Nematodlar (Yuvarlak Solucanlar) Ve Ekolojik Konumları

İçindekiler

Giriş

Halk dilinde yuvarlak solucanlar ya da iplik kurtları olarak bilinen Nematodes (Nematodlar) genellikle 0.1 mm boyutlarında, segmentsiz, silindirik ve uzamış halkasal/ipliksi vücut şekillerine sahip omurgasız hayvanlardır. Sinir, sindirim, basit boşaltım, üreme ve kas sistemlerine sahiptirler fakat solunum ve dolaşım sistemleri yoktur. Ekolojik olarak nematodlar dünyadaki en çok çeşide sahip hayvan gruplarından biridir. Okyanusun derinliklerinden, engin dağların tepesine, sıcak çöllerden, Antartika buzullarına kadar geniş bir yaşam alanı yelpazesine sahiptirler. 26.000’den fazla türü bulunan Nematodların dünya üzerinde yaklaşık olarak 500.000 kadar türü olduğu tahmin edilmektedir. Ayrıca bu türlerin büyük kısmı tarım, veterinerlik ve medikal açısından önemli olan türlerdir (Poinar, 1983; Kaya & Koppenhöfer, 1999; Chilton et al., 2003; Koppenhöfer, 2007).

Nematodların Genel Özellikleri

Nematodlar çoğunlukla suda, toprakta ve bir kısmı da çürümekte olan organik maddelerde yaşarlar. En bilinen türleri bitkilerin çeşitli kısımların yaşayım, üzerinde yaşadığı bitkiden beslenen “bitki paraziti nematodlar”dır. Bu bitki paraziti nematodlar genellikle 0.2-5 mm boylarında, mikroskobik canlılardır ve bulundukları bitki ortamlarında tanınmaları, ayrıştırılmaları oldukça güç bir işlemdir. Uzun mesailer ve çokça bilgi gerektirir. Bu nedenledir ki bitki paraziti nematodlar üzerinde yapılmış çalışmalar oldukça sınırlıdır. Fakat bilim ve teknolojinin gelişmesi, bitkisel ürünlerin değerinin artması ile paralel olarak bitki paraziti nematodlar üzerinde yapılan çalışmalarında önemi ve bilgi çeşitliliği bir hayli artmıştır. Bitki paraziti nematodlar yumurta, larva ve ergin olmak üzere 3 farklı gelişme evresine sahiptirler. Tıpkı böcekler aleminde olduğu gibi nematodlarda da ergin öncesi döneme larva ismi verilmektedir. Larvalar genellikle 4 gömlek değiştirdikten sonra ergin olurlar. Yumurtadan çıkan nematodların larvaları, konak bitkilerin köklerine çıkardıkları salgılar ile yönelmekte ve tutunmaktadırlar. Nematodlar ilk olarak bitkinin hücre duvarına zarar vermekte ardından da çıkardığı selülitik ve pektolitik enzimler yardımıyla hücre duvarının yapısını bozmaktadırlar (Şekil 1). Nematodların beslenmeleri sonucu konakçı bitkinin kök hücrelerinin yapısını bozulmakta ve topraktan su, mineral vb. bitki büyümesi ve beslenmesi için gerekli olan maddelerin alımını engellemektedirler. Aynı zamanda köklerde nematodların beslenmesi sonucu oluşan yaralardan patojen mikroorganizmaların geçişi kolaylaştırmakta, bu nedenle de çeşitli bitki hastalıkları oluşabilmektedir.

**Görsel 1:** Farklı Nematod uygulaması.

Pek çok nematod türü görünüş itibariyle iplik şeklinde olmasına rağmen bazı türlerin dişilerinde, vücut şekli erkeklere göre farklılık göstermektedir. Bazı nematodların ergin dişilerinin vücutları torba, küre, limon veya armut şeklinde olabilmektedir. Ergin erkek nematodlar ise solucan benzeri ince uzun ve silindir vücut şekline sahiptirler (Şekil 2). Genel itibariyle nematodlar renksiz ve saydamdırlar. Fakat aldıkları besinlere göre farklı renklerde görülebilmektedirler. Kuraklık ve besinsizlik gibi olumsuz koşullarda uyuşuk halde canlılıklarını yıllarca sürdürebilirler. Koşulların yaşam için elverişili olması durumunda ise bütün yıl devamlı çoğalarak zararlarına devam ederler (Lacey, 2012).

**Görsel 2:** Dişi ve erkek nematod farkı.

Beslenme Şekillerine Göre Nematodlar

Dünyadaki yaşayan organizmalar içerisinde en fazla birey sayısına sahip çok hücreli hayvanlar olan Nematodların, yaklaşık %50’si denizlerde yaşar. Okyanusların tamamında intertidial zonlardan yüzlerce metre derinliğe kadar birçok farklı alanında çok sayıda bulunurlar. %15’i ise omurgalı ve omurgasız hayvansal organizmalarda (insan dahil) parazit olarak yaşamaktadırlar. Tüm nematodların %25’lik kısmını serbest yaşayan nematodlar, %10’luk kısmını ise bitki paraziti olan nematodlar oluşturmaktadır. Serbest yaşayan nematodlar, bakteri, fungus, protozoa ve diğer nematodlar üzerinde yaşar ve onlardan beslenirler. Tüm nematodlar sucul veya nemli ortamlar içerisinde yaşarlar, çünkü ancak bu habitatlarda aktiftirler (Viglierchio, 1991; Yeates & Bongers, 1999; Felix, 2004; Yeates & Boag, 2004).

1999 yılında yapmış oldukları bir çalışmada Yeates & Bongers (1999) nematodları beslenme şekillerine göre 8 gruba ayırmıştır:

Bitkiyle beslenenler
Fungusla beslenenler
Bakteriyle beslenenler
Parçalanmış besinlerle beslenenler (özellikle üzerinde bakterilerin ürediği kontamine besinler)
Predatör (avcı) olan nematodlar: Protozoa ve toprakta yaşayan hayvanlar (rotiferler, diğer nematodlar) üzerinde predatörlük yapanlar
Diatomlar ve diğer algler üzerinden beslenenler
Omurgalı ve omurgasız hayvanlarda parazit olarak yaşayanlar
Omnivorlar (hem bitki hem de hayvanlar üzerinden beslenenler)

Tarımda Bitki Paraziti Nematodların Önemi

Bitki paraziti nematodlar (PPN) önemli tarımsal zararlılardır. Nematod parazitizmi nadiren ölümcül olmasına rağmen, bitki paraziti nematodlar, su taşınımını bozarak, besinleri başka yöne çevirerek, ikincil enfeksiyonlara duyarlılığı artırarak ve virüsler için vektör görevi görerek önemli verim kayıplarına neden olmaktadırlar. Bitki paraziti olan nematodlar, ekonomik açıdan önemli mahsullerin çoğuna saldırarak, dünya genelinde yaklaşık olarak %12,3’e varan küresel verim kaybına neden olurlar. Nematod kaynaklı bu verim kaybı tahmini olarak tropikal ve subtropikal iklimlerde %14,6 iken gelişmekte olan ülkelerde %8,8 oranında ürün verimi kaybına neden olmaktadır. Bu verim kaybı parasal değere dönüştürüldüğünde yaklaşık olarak 100 milyar ABD dolarını aştığı tahmin edilmektedir. Bu nedenledir ki, bitki nematodlarının gerek gıda güvenliği gerekse artan insan nüfusunun besleme ihtiyacının karşılanabilmesi açısından oldukça önemli bir etkisi vardır.

Beslenme Alışkanlıklarına Göre Bitki Paraziti Nematodlar

Beslenme, canlıların yaşamlarını devam ettirebilmeleri için gerekli olan en temel davranışların başında gelmektedir. Bitki paraziti nematodlar, yaşamlarını sürdürebilmek için bitkilerin canlı dokularına ihtiyaç duyarlar. Beslenme açısından nematodlar farklılık gösterirler ve ağızları ya da stomaları beslenme aracı olarak görev yapar. Beslenme alışkanlıklarına göre bitki paraziti nematodlar, endoparazitler veya ektoparazitler olarak iki şekilde sınıflandırılırlar. Ektoparazitik nematodlar bitkilerin içerisine girmezler. Kök yüzeyinde yer alan bitki dokularını beslemek amacıyla styletlerini kullanırlar. Endoparazitik nematodalar ise, konakçıları olan bitkilere tamamen girerek farklı doku katmanları boyunca hareket ederler. Bu nematodalar bitkinin içerisine nüfuz edebilmek için bitkinin birçok hücresini yok ederler. Ekonomik olarak, bitki nematodlarının en önemli grubunu, kök-ur nematodları ve kist nematodlarını içeren sedanterik, küçük bir endoparazitik nematod grubu oluşturmaktadır.

Kist nematodları bitki köklerine girerek vasküler silindire doğru hareket ederler. Burada stileleri ile hücre duvarlarını deler ve bitki hücrelerinin yapısını bozarlar. Damar silindirine ulaştıkları zaman, stiletlerin salgılarını enjekte ederek burada bir beslenme alanı oluştururlar. bu beslenme yerinin oluşumu, ilk beslenme yeri olan hücre ile komşu hücreler arasında hücre duvarlarının parçalanmasıyla karakterize edilir. Bu olay çok çekirdekli bir sinsityumun gelişmesiyle sonuçlanır. Kist nematodları, yetişkin oluncaya kadar kök içerisinde üç deri değiştirme geçirirler. Genellikle eşeyli olarak üremektedirler. Döllenme gerçekleştikten sonra dişi nematodlar yumurtalarla dolar. Ardından dişi nematod ölür ve vücudu nematod yumurtalar için koruyucu bir kist haline gelir.

**Görsel 3:** Patates kist nematodu örneği.

Kök ur nematodları ise kist nematodundan farklı olarak, yavruları bitkinin köküne nüfuz ettikten sonra hücreler arası hareket etmeye başlar ve bitki korteksinden geçerek kök ucuna doğru göç ederler. Yavrular daha sonra vasküler silindirin taban kısmına girer ve buradan köke doğru göç ederler. Namatodun konak hücrelerinde sitokinez olmaksızın nükleer bölünme indüklenir ve kökün farklılaşma bölgesinde kalıcı bir beslenme bölgesi oluşturulur. Bu süreç, çok çekirdekli, dev hücreler olarak adlandırılan büyük hücrelere yol açar. Ardından beslenme bölgesinin etrafındaki bitki hücreleri bölünür ve şişerler, buda safra veya ‘kök düğümleri’ oluşumuna neden olur. Nematodlar, bitki kaynaklı dev hücrelerin sitoplazmasını stiletleri aracılığıyla alır ve üç tüy dökümü yaşadıktan sonra armut biçimli, yumurtlayan dişilere dönüşürler. Hem sinsitya hem de dev hücreler, bitki kaynaklarını asalak nematodlara yönlendiren metabolik lavabolar olarak hizmet ederler.

Kaynaklar:

Chilton, N. B., F. Huby-Chilton & R. B. Gasser, (2003). First complete large subunit ribosomal RNA sequence and secondary structure for a parasitic nematode: phylogenetic and diagnostic implications. Molecular and Cellular Probes, 17: 33-39.
Felix, M. A., (2004). “Developmental Biology of Nematodes, 71-175”. In Nematology: Advances and Perspectives: Vol 1: Nematode Morphology, Physiology and Ecology (Ed: Z.X. Chen, S.Y. Chen & D.W. Dickson), Tsinghua University Press/CABI Publishing. New York, USA, 636 pp.
Holbein J, Grundler FMW, Siddique S (2016) Plant basal resistance to nematodes: an update. J Exp Bot 67:2049–2061.
Kaya, H. K. & A. M. Koppenhöfer, (1999). “Biology and Ecology of Insecticidal nematodes, 1-8”. In Workshop Proceedings: Optimal Use of Insecticidal Nematodes in Pest Management (Ed:Polavarapu, S.). Rutgers University, New Brunswick, New Jersey, USA,102 pp
Kim, Y. H., & Yang, J. W. (2019). Recent research on enhanced resistance to parasitic nematodes in sweetpotato. Plant Biotechnology Reports, 13, 559-566.
Koppenhöfer, A. M., (2007). “Nematodes, 249-267”. In Field Manual of Techniques in Invertebrate Pathology (Ed: Lawrence A. L. & H. K. Kaya). Dordrecht, The Netherlands, 868 pp.
Lacey, L.A. (Ed.). (2012). Manual of techniques in invertebrate pathology. Academic Press.
Nicol JM, Turner SJ, Coyne DL, den Nijs L, Hockland S, Ma Z (2011) Current nematodes threats to world agriculture. In: Jones J, Gheysen G, Fenoll C (eds) Genomics and molecular genetics of plant-nematode interactions. Springer, Dordrecht, pp 21–43.
Palomares-Rius JE, Kikuchi T (2013) Omics fields of study related to plant-parasitic nematodes. J Integ Omics 3:1–10.
Poinar, G.O. Jr., (1983). The Natural History of Nematodes. Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 323 pp.
Williamson, V. M., & Gleason, C. A. (2003). Plant–nematode interactions. Current opinion in plant biology, 6(4), 327-333.
Viglierchio, D.R., (1991). The World of Nematodes. University of California, Davis, Sacramento, USA. 266 pp.
Yeates, G. W. & B. Boag, (2004). “Background for Nematode Ecology in the 21st Century, 406-429”. In Nematology: Advances and Perspectives: Vol 1: Nematode Morphology, Physiology and Ecology (Ed: Chen, Z.X., S.Y. Chen & D.W. Dickson). Tsinghua University Press/CABI Publishing. New York, USA, 636 p.
Yeates, G. W. & T. Bongers, (1999). Nematode diversity in agroecosystems. Agriculture, Ecosystems and Environment, 74: 113-135.