Sürdürülebilir Tarım ve Sağlıklı Gıda için Biyolojik Temelli Zirai İlaçların Üretim Yöntemlerinin Geliştirilmesi

Dr. Aylin ÖZGÜR GÖKSU
APYK Yürütücüsü

Alt Proje 1. Biyopestisit Geliştirilmesi ve Optimizasyonu

Alt Proje Yürütücüsü: Dr. Aylin ÖZGÜR GÖKSU

Alt Proje 2. Silisyum ve Hidrojel Temelli Yavaş İlaç Salımlı Nanomateryal Geliştirilmesi
Alt Proje Yürütücüsü: Doç. Dr. Serkan DAYAN

Kurum/Kuruluş(lar): Kayseri Şeker (Lider), Erciyes Üniversitesi, ERFARMA

Stratejik Hedef: 2026 yılına kadar, BM Sürdürülebilir Kalkınma Amaçlarından SKA-2, SKA-3, SKA-6, SKA-12, SKA-15 ve SKA-17 çerçevesinde, AB Tarladan Çatala ve Biyoçeşitlilik Stratejileri ile Türkiye Yeşil Mutabakat Eylem Planı Sürdürülebilir Tarım Eylemlerine uyumlu bir şekilde biyoçeşitliliği destekleyen ve insan sağlığına zararlı olmayan yeni nesil bir biyopestisit geliştirilmesi

Faaliyet Alanı: Bitkisel üretimi destekleyici ilaçlama ve zirai mücadele faaliyetleri (Zararlı otların imhası dahil, hava yoluyla yapılanlar hariç)

Proje Özeti (Biyopestisit Geliştirilmesi ve Optimizasyonu)

Tarım kimyasallarından en çok kullanılanlardan biri olan pestisitler; sebze ve meyvelerin doğada zarar görmeden yetişmesi ve yaşam alanlarımızın zararlı mikroorganizmalardan arınması gibi konularda fayda sağlamasının yanında kullanım yanlışlığına bağlı olarak insan sağlığı açısından büyük bir tehdit oluşturabilmektedir. Bu nedenle hem mevcut pestisitlerin etkin kullanımı için yeni metodolojiler geliştirilmesi çalışmaları (ilaç salımı, nano teknolojik çözümler vb.) hem de yenilikçi ve çevre dostu pestisitlerin geliştirilmesi çalışmaları ön plana çıkmaktadır. Bu projede de, yenilikçi pestisit türlerinden olan biyopestisit geliştirilmesi ve kullanımları için saha optimizasyonlarının tamamlanması çalışmaları gerçekleştirilecektir. Bu kapsamda 1004 projeleri dahilinde üretilen (TÜBİTAK-MAM bünyesinde (APYK-10) ve proje çıktısı olan limonen bir biyopestisit adayı olup Kayseri Şeker Ar-Ge Merkezinde hem laboratuvar hem de sera testlerine tabi tutulacak olup ardından da saha denemeleri gerçekleştirilecektir. Buradaki potansiyel formülasyonlar Kayseri Şeker Ar-Ge Merkezi tarafınca tasarlanacak, aynı zamanda bir başka 1004 projesinde işbirliği yapılan Erciyes Üniversitesi İlaç Uygulama ve Araştırma Merkezi tarafından geliştirilen (Silisyum ve Hidrojel Temelli Yavaş İlaç Salımlı Nanomateryal Geliştirilmesi) bir optimize nano-taşıyıcı formülasyon sistemi de limonen’nin saha formülasyonunda kullanılacaktır. Böylece iki farklı projeden de ürün çıktısı bu projede girdi olarak kullanılacak ve farklı alternatif modifikasyonlarla karşılaştırmalı olarak proje süreci yürütülecektir. Tüm bu çalışmalar sayesinde potansiyel bir zirai ilaç taşıyıcı olarak prototip formülasyonla ilgili hem laboratuvar hem de ön saha çalışmaları gerçekleştirilmiş olacaktır.

Proje Özeti (Silisyum ve Hidrojel Temelli Yavaş İlaç Salımlı Nanomateryal Geliştirilmesi)
Sürdürülebilir kalkınmanın gerçekleştirilmesi ile yeşil kimya kavramı son yıllarda önemli gelişmeler kaydetmiş ve birçok uygulama alanına doğrudan veya dolaylı olarak nüfuz etmiştir. Nanoteknolojinin hızla ilerlemesiyle birlikte tarım sektöründe de nanoteknolojinin kullanılması için çalışmalar yürütülmektedir. Nanoteknolojik gelişmelerin tarım kimyasallarına entegrasyonu ve formülasyonlarının geliştirilmesi, sürdürülebilir tarım sistemlerine katkıda bulunma ve iklim değişikliğine uyum sağlamada önemlidir. Nanopartiküller, özellikle geniş yüzey alanı/hacim oranı gibi fizikokimyasal özelliklerinden dolayı tarımda çeşitli potansiyel uygulamalar sunmakta ve partiküller ile yerel çevreleri arasında oldukça reaktif bir arayüz oluşturmaktadır. Yeryüzünde bol miktarda bulunan silisyum, bitkiler üzerinde çok sayıda olumlu etkiye sahiptir ve tarımda çok önemli bir unsur haline gelmektedir. Silika nanopartiküller, güvenli ve çevre dostu tarım uygulamaları ilkelerine uygun olarak gelişmiş bitki büyümesini teşvik eder. Nano boyutlu silika nanopartikülleri de gözenekli yapısı ile tarımda potansiyel uygulamalar sunarak, çeşitli tarım kimyasallarını mükemmel nanotaşıyıcılar olarak kullanma olanağı sağlamakta ve bu da tarımsal kalkınma hedeflerini desteklemektedir. Bu nedenle, silika ve hidrojel ihtivalı bir nano-dispersiyon sistemi ile nanopartikül formülize edilecek, aktif madde taşıması test edilecek ve geleneksel yöntemlerle karşılaştırılacaktır. Aynı zamanda elde edilen optimize edilmiş formülasyon Kayseri Şeker ile yürütülen bir başka projede de proje girdisi olarak kullanılacak ve biyopestisit taşıma özelliği de saha testleriyle gerçekleştirilecektir. Tüm bu çalışmalar sayesinde potansiyel bir zirai ilaç taşıyıcı olarak prototip formülasyonla ilgili hem laboratuvar hem de ön saha çalışmaları gerçekleştirilmiş olacaktır.

Yürütülen Çalışmalar

Alt proje-1 Biyopestisit Geliştirilmesi ve Optimizasyonu projesi kapsamında TÜBİTAK-MAM bünyesinde üretilen ve ürün çıktısı olan limonen Kayseri Şeker Ar-Ge merkezimizde birçok bitkide olduğu gibi şeker pancarı bitkisinde de ciddi boyutlarda ekonomik zarara neden olan Fusarium spp. ve Rhizoctonia solani patojenlerine karşı hem laboratuvar hem de sera testlerine tabi tutulacak olup ardından saha denemeleri gerçekleştirilecektir. Proje sonunda bu iki zararlıya karşı aktif olarak kullanılabilecek çevre dostu bitki koruma ürünü elde edilmesi hedeflenmektedir. Rhizoctonia solani hastalığı şeker içeriğini %60’dan daha fazla etkileyebilmektedir. Hastalıktan etkilenen pancarlar silolama esnasında çürüyerek silonun erken bozulup ișleme kalitesini de bir hayli düşürür.

Rhizoctonia solani hastalık etmeninin şeker pancarı bitkisine verdiği hasar

Ülkemizde de şeker pancarında Fusarium spp. yaygın olarak tespit edilmiş ve Fusarim sp.’nin de içinde bulunduğu kök çürüklüğü hastalık kompleksinden dolayı çoğu kez tohum çıkışları sırasında bitki kayıpları görüldüğü ve ağır enfeksiyonlarda tarlaların dekardaki bitki sayısının çok azaldığı ve ikinci bir ekimin gerekebileceği belirtilmiştir. Şeker pancarının Fusarium sarılığı, kök veriminde ve geri kazanılabilir sakarozda önemli bir azalmaya neden olduğu bilinmektedir.

Fusarium sp. hastalık etmeninin şeker pancarı bitkisine verdiği hasar

Kayseri Şeker Ar-Ge merkezi olarak projemiz de limonenin antifungal etkilerini araştırmak, laboratuvar sera ve tarla denemeleri gerçekleştirerek yukarıda da zararlarından bahsedilen Fusarium sp. ve Rhizoctonia solari zararlılarına karşı etkili olan bitki koruma ürünü geliştirilmesi hedeflenmektedir. Aşağıda 11 günlük inkübasyon sonunda kontrol ve limonen uygulanan petri görüntüleri verilmiştir.

Alt proje-2 Silisyum ve Hidrojel Temelli Yavaş İlaç Salımlı Nanomateryal Geliştirilmesi projesi kapsamında Erciyes Üniversitesi İlaç Uygulama ve Araştırma Merkezi (ERFARMA) tarafından silika ve hidrojel ihtivalı bir nano-dispersiyon sistemi formülize edilecektir. Nanoteknolojinin en yaygın ve pratik kullanımlarından biri olan, aktif maddelerin fonksiyonel performanslarını iyileştirmek için mezoporöz silika ve hidrojel kullanılarak hazırlanacak olan formülasyonun limonenin etkinliğini arttırarak, ticari ve ekonomik açıdan daha uygun hale getirilmesi hedeflenmektedir.

Mezoporöz silika nanomalzemelerin sentez ve karakterizasyonları:

Proje Ekibi: Proje Kayseri Şeker APYK sorumluluğunda, Erciyes Üniversitesi ortak iş birliğinde yürütülmektedir. Proje kapsamında Erciyes Üniversitesi’nden 3 bursiyer, 2 alt proje yürütücüsü ve Kayseri Şeker Ar-Ge Merkezin’den 5 araştırmacı görev almaktadır.

Dr. Aylin ÖZGÜR GÖKSU (APYK Lideri-Alt Proje Yürütücüsü)

Kayseri Şeker

aylin.ozgur@kayseriseker.com.tr

Doç. Dr. Serkan DAYAN (Alt Proje Yürütücüsü)

Erciyes Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, serkandayan@erciyes.edu.tr

Araştırma Alanları: Kimya, Biyokimya, Biyoinorganik Kimya, Fizikokimya, Nanokompozitler, Spektroskopi, Yapıştırıcılar, İnorganik Kimya, Kataliz, Koordinasyon Kimyası, Yeni Ligandlar, Temel Bilimler