Antifungal Effects of Funneliformis mosseae and Plant Essential Oils in the Biological Management of Fusarium Wilt in Pepper (Capsicum annuum L.)

Bu çalışma, biberde Fusarium oxysporum’un biyolojik kontrolünde Funneliformis mosseae ile bitki uçucu yağları arasındaki sinerjistik ve antogonistik etkileşimleri bütüncül bir şekilde değerlendiren ilk araştırmadır. Bu araştırma, patojen Fusarium oxysporum (Fo) karşı uygulanabilir bir biyolojik mücadele yaklaşımı oluşturmak amacıyla iki ayrı aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, in vivo koşullar altında, argan yağı (Ao), çörek otu yağı (Bo) ve ardıç yağı (Jo) 'nun hastalık azaltma potansiyeli %1 ve %3 konsantrasyonlarda değerlendirilmiş ve sonraki aşama için en etkili konsantrasyon belirlenmiştir. Kontrollü iklimlendirme kabininde (23 ± 2 °C sıcaklık, %60–70 bağıl nem ve 14/10 saatlik aydınlık-karanlık döngü koşullarında) yürütülen çalışmada, Arbusküler Mikorizal Fungi Funneliformis mosseae (Fm)’nin, tek başına ve seçilen uçucu yağlarla kombinasyon halinde, biber (Capsicum annuum L.) bitkilerinin büyüme performansı ve hastalık şiddeti üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca, uygulamalar sonucunda toprakta mikorizal kolonizasyon oranı ve spor yoğunluğunda belirgin artışlar kaydedilmiştir. Elde edilen veriler, F. mosseae inokülasyonu ve %3 çörek otu, ardıç ve argan yağı uygulamaları, Fusarium oxysporum stresi altındaki biber bitkilerinin büyümesini ve biyokütlesini önemli ölçüde artırdı. Fo+Fm uygulaması hastalık şiddetini %77 oranında azaltmış ve kök kolonizasyonu, klorofil içeriği ile besin alımını artırmıştır. Buna karşılık Fo+Bo+Fm kombinasyonu yalnızca %54 oranında baskılama sağlamış, bu durum, uçucu yağın (Bo) AMF’nin performansını artırmak yerine antagonize ettiğini, dolayısıyla kök kolonizasyonu, klorofil içeriği ve besin alımını Fo+Fm uygulamasına kıyasla daha düşük seviyelere indirdiğini göstermektedir. Mevcut bulgular, F. mosseae ile bitkisel uçucu yağlar arasındaki etkileşimin çoğu zaman sinerjik olmadığını ortaya koymaktadır. Bu etkileşim spesifik bileşiğe bağlıdır ve kimi durumlarda antagonistik dahi olabilmektedir. Fo+Bo+Fm kombinasyonu, Fo+Fm uygulamasına kıyasla daha düşük hastalık baskılama ve daha zayıf fizyolojik kazanımlar sağlamıştır. Bu durum, çörek otu yağının etkileşim dinamiğini tamamlayıcıdan rekabetçiye dönüştürebildiğini göstermektedir. Bu değişken yanıtlar, AMF–uçucu yağ kombinasyonlarının ekolojik performansının önceden genellenemeyeceğini vurgulamaktadır. Dolayısıyla, her bir uçucu yağ türü ve konsantrasyonu, ilgili bitki–patojen etkileşim koşullarında ayrı ayrı doğrulanmalı ve değerlendirilmelidir. Bu bulgular, sürdürülebilir tarım uygulamalarının ve biyolojik mücadele stratejilerinin optimize edilmesi için rehberlik sağlar ve moleküler ve ekolojik düzeylerde gelecekteki çalışmaların temelini oluşturur.

This study presents the first comprehensive evaluation of the synergistic and antagonistic interactions between Funneliformis mosseae and plant essential oils in the biological control of Fusarium oxysporum in pepper. This research was conducted in two distinct stages, aiming to establish a viable biocontrol approach against the pathogen Fusarium oxysporum (Fo). Initially, under in vivo conditions, the disease mitigation potential of argan oil (Ao), black seed oil (Bo), and juniper oil (Jo) was assessed at concentrations of 1% and 3%, identifying the most potent concentration for subsequent experimentation. This study was conducted in a controlled climate chamber (temperature: 23 ± 2 °C, relative humidity: 60–70%, light-dark cycle: 14/10 h). Researchers investigated the effects of Funneliformis mosseae (Fm), alone and combined with selected essential oils, on the growth and disease severity of pepper (Capsicum annuum L.) plants. The treatments also resulted in significant increases in mycorrhizal colonization rates and spore densities in the soil. The data obtained showed that F. mosseae inoculation and the application of 3% black seed, juniper, and argan oil significantly increased the growth and biomass of pepper plants under Fusarium oxysporum stress. The Fo+Fm application reduced disease severity by 77% and increased root colonization, chlorophyll content, and nutrient uptake. However, the Fo+Bo+Fm combination only provided 54% suppression, demonstrating that the essential oil (Bo) antagonized AMF performance rather than enhancing it, resulting in lower root colonization, reduced chlorophyll content, and diminished nutrient uptake compared to Fo+Fm. Current findings show that the interaction between F. mosseae and plant essential oils is usually not synergistic. It depends on the specific compound and can even be antagonistic. The Fo+Bo+Fm combination resulted in less disease suppression and fewer physiological gains than Fo+Fm. This suggests that black cumin oil can change the interaction from complementary to competitive. These variable responses emphasize that the ecological performance of AMF-essential oil combinations cannot be predicted in advance. Therefore, each essential oil type and concentration should be individually validated and evaluated under the specific plant–pathogen interaction conditions. These findings inform the optimization of sustainable agricultural practices and biological control strategies, laying the foundation for future studies at both the molecular and ecological levels.