A study on the soil food-web: Interactions between predatory protists, bacteria, and soil nutrients
Toprak besin aği üzerine bir çalişma: Yirtici protistler, bakteriler ve toprak besin maddeleri arasindaki etkileşimler
- Tez No: 992349
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MUHAMMET RAŞİT ASİLOĞLU, PROF. DR. NAOKI HARADA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mikrobiyoloji, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Nııgata Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Özet Toprak besin ağı, ekosistem işleyişinde hayati bir rol oynamaktadır; ancak bileşenleri arasındaki karmaşık etkileşimler henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Yırtıcı protistler, bakteriler ve besin elementleri, toprak ekosistemindeki besin ağının temel bileşenleridir. Bakteriler, organik maddeyi ayrıştırma, besin elementlerini geri dönüştürme, toprak verimliliğini artırma ve bitki büyümesini destekleme gibi işlevleriyle sağlıklı ve üretken toprakların korunmasında kilit rol oynarlar. Toprak ekosistemlerinde en çeşitli ve baskın mikrobiyal gruplardan biri olan yırtıcı protistler, seçici beslenme davranışı sergileyerek toprak mikrobiyomundaki belirli mikrobiyal taksonlarla beslenirler. Mikrobiyal büyüme ve metabolizma için gerekli olan çok sayıda element arasında karbon (C), azot (N) ve fosfor (P), toprak bakterileri için en kritik olanlarıdır; bu elementler mikrobiyal büyümeyi sınırlayan faktörler arasında yer alır. Bu tez, toprak besin ağının temel bileşenlerini yırtıcı protistler, bakteriler ve toprak besin elementleri arasındaki etkileşimler üzerinden incelemeyi ve bu bileşenlerin birbirlerini nasıl etkilediğini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu amaçla iki ayrı çalışma gerçekleştirilmiştir. Birinci çalışmada, üç farklı çeltik tarlası toprağında altı inorganik azot gübresi (üre, amonyum nitrat, amonyum sülfat, potasyum nitrat, amonyum klorür ve diamonyum hidrojen fosfat) ile organik gübrenin (pirinç kabuğu ve büyükbaş gübresi karışımı) protist topluluk yapısı üzerindeki etkileri yüksek çözünürlüklü DNA dizi analizleriyle araştırılmıştır. Gübrenin, tüketiciler (yırtıcılar ve ayrıştırıcılar), fotoototroflar ve parazitler (bitki ve hayvan patojenleri) dahil olmak üzere protistlerin işlevsel gruplarına etkileri değerlendirilmiştir. Bulgular, azotlu gübrelerin protistlerin beta çeşitliliğini belirgin şekilde etkilediğini ve en çok yırtıcı protistlerin etkilendiğini göstermiştir. Bu durum, azot bazlı gübrelerin toprak besin ağı ilişkilerinde önemli rol oynayabileceğine işaret etmektedir. İkinci çalışmada, toprak mikrobiyal besin ağında yukarıdan-aşağıya (top-down) ve aşağıdan-yukarıya (bottom-up) kontrol mekanizmaları araştırılmıştır. Protistler, bakteriyel toplulukların birincil yırtıcıları olarak topluluk kompozisyonunu değiştirirken, besin elementleri ise bakteriyel büyümeyi sınırlandırmaktadır. Bu çalışmada, besin düzeylerini hassas şekilde kontrol edebilmek için inert bir toprak benzeri ortam kullanılmıştır. Farklı besin ve protist kombinasyonlarıyla yapılan deneyler sonucunda, yüksek çözünürlüklü DNA dizi analizleri ve gerçek zamanlı PCR yöntemleriyle, yırtıcı protistlerin bakteriyel topluluk yapısını önemli ölçüde değiştirdiği, buna karşın bakteriyel bolluk dinamiklerinin besin elementleri tarafından belirlendiği görülmüştür. Genel olarak, bu tez yırtıcı protistler, bakteriler ve besin elementleri arasındaki karmaşık etkileşimleri ortaya koymaktadır. Bulgular, toprak ekosistemlerinde trofik ilişkilerin ne denli karmaşık olduğunu vurgulamakta ve sürdürülebilir tarım uygulamaları ile toprak yönetim stratejilerine katkı sağlayacak şekilde doğal sistemlerde daha fazla araştırma yapılması gerektiğine dikkat çekmektedir.
Özet (Çeviri)
Summary The soil food-web plays a crucial role in ecosystem functioning, yet the complex interactions between its components are not well understood. Predatory protists, bacteria, and nutrients are the key components of the soil food-web in the soil ecosystem. Bacteria play a crucial role in soil ecosystems by decomposing organic matter, recycling nutrients, enhancing soil fertility, and supporting plant growth, which makes them essential for maintaining healthy and productive soils. Predatory protists, as one of the most diverse and dominant microbial groups, play critical roles in soil ecosystems. Most of the predatory protists exhibit selective feeding behavior, preying on specific microbial taxa within the soil microbiome. Soil nutrients play a crucial role in soil ecosystems. Among the numerous of elements required for microbial growth and metabolism, carbon (C), nitrogen (N), and phosphorus (P) stand out as the most critical for bacterial populations in soil ecosystems. They are fundamental to cellular processes and often act as limiting factors in microbial growth and activity. This thesis aims to investigate the key elements of the soil food-web by focusing on the interactions between predatory protists, bacteria, and soil nutrients, and how those affect each other. To address this, two studies were conducted. The first study investigated the influence of six inorganic nitrogen fertilizers (urea, ammonium nitrate, ammonium sulfate, potassium nitrate, ammonium chloride, and diammonium hydrogen phosphate) and organic fertilizer (a mixture of rice husk and cow manure) on protist community composition in three paddy field soils using high-throughput sequencing methods. The study analyzed the effects of fertilizers on functional groups of protists, including consumers (predators and decomposers), photoautotrophs, and parasites (plant pathogens and animal parasites). Findings revealed that nitrogen fertilizers distinctly affected the beta diversity of protists, with predatory protists being the most impacted functional group. These changes in predator communities could potentially affect the soil food-web interactions, providing a new perspective on the involvement of nitrogen-based fertilizers in trophic relationships in soil ecosystem. The second study investigated the top-down and bottom-up controls within microbial food-web in soil ecosystems. Protists are the primary top-down predators of bacterial communities, altering their compositions, while bottom-up nutrients primarily limit bacterial growth. An inert soil substitute was used in this study to precisely control the nutrient levels. The study involved combining various nutrients and protist treatments. High-throughput sequencing and real-time PCR analyses at different time points showed that top-down predators significantly altered bacterial community composition, while bacterial population dynamics were controlled by bottom-up nutrients. Overall, this thesis highlights the intricate interactions between predatory protists, bacteria, and nutrients. The findings underscore the complexity of trophic interactions within soil ecosystems and emphasize the need for further research into these dynamics in more natural systems to inform sustainable agricultural practices and soil management strategies.
Benzer Tezler
- Optimum design of rigid and semi-rigid steel sway frames including soil-structure interaction
Rijit ve yarı-rijit çelik çerçevelerin zemin-yapı etkileşimini de içeren optimum boyutlandırılması
ERKAN DOĞAN
Doktora
İngilizce
2010
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Bölümü
PROF. DR. MEHMET POLAT SAKA
PROF. DR. TURGUT TOKDEMİR
- Improvement of Bacilysin biosynthesis in Bacillus subtilisPY79 VIA CRISPR/CAS9 technology
Bacillus subtilis PY79 suşunda basilisin biyosentezinin CRISPR/CAS9 teknolojisi ile iyileştirilmesi
HADEEL WALEED ABDULMALEK
Doktora
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. AYTEN KARATAŞ
- Modeling of the land capability, suitability and degradation status on di̇fferent ecosistems
Farklı ekosistemlerde arazi kullanım kabiliyeti, uygunluğu ve degradasyon durumunun modellemesi
PEARIS M M SHARIF MOHAMED SHARIF
Doktora
İngilizce
2025
ZiraatHarran ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH AYDEMİR
- Toprak haritalama çalışmaları için web tabanlı mobil CBS tasarımı
Developing a web based mobile GIS application for soil mapping studies
ERKAN GÜLER
Doktora
Türkçe
2020
Jeodezi ve FotogrametriKonya Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH İŞCAN
- Sakarya Havzası'nın yüksek çözünürlüklü hidrolojik modelinin yapılandırılması
Structuring the high resolution hydrological model of Sakarya Basin
SALİM YAYKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPASLAN EKDAL