Hardal (Brassica juncea L.) bitkisinin kadmiyum stresi altında fizyolojik, biyokimyasal ve fitoekstraksiyon etkilerinin incelenmesi
Investigation on physiological, biochemical and photoextraction effects of mustard (Brassica juncea L.) under cadmium stress
Yazar: RAHİME ALTINTAS
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA KARAKAŞ DİKİLİTAŞ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Bitki ıslahı = Plant breeding ; Hardal = Mustard ; Kadmiyum = Cadmium

Özet:
Sera koşullarında yürütülen bu çalışmada hardal (Brassica juncea L.) bitkisinin farklı dozlarda uygulanan (0 (kontrol), 25, 50, 100, 200, 300 ppm) kadmiyum (Cd) stresine karşı göstermiş olduğu tolerans ve tepkisi incelenmiştir. Hardal bitkisi hasat edildikten sonra, fizyolojik parametrelerden (bitki boyu, üst aksam yaş ağırlık, üst aksam kuru ağırlık, kök yaş ağırlık, kök kuru ağırlık), biyokimyasal parametrelerinden klorofil a (Chl-a), klorofil b (Chl-b), karetenoid, prolin, Malondialdehyde (MDA) ve antioksidant enzimler peroksidaz (POX), katalaz (CAT) incelenmiştir. Yaprak ve Kök Cd içeriği ile fitoekstraksiyon (bitkisel ekstraksiyon) kapasitesi belirlenmiştir. Cd stresinin bitki fizyolojik parametrelerinde (bitki boyu, üst aksam yaş ağırlık, üst aksam kuru ağırlık, kök yaş ağırlık, kök kuru ağırlık) azalmalara neden oduğu tespit edilmiştir. Bitki biyokimyasal parametrelerinden Chl-a ve Chl-b artan Cd stresiyle azalmıştır. En düşük Chl-a ve Chl-b 300 ppm Cd uygulamasında görülmüştür. Karetenoid içeriği 50 ppm Cd uygulamalarından sonra stresin artışına paralel olarak azalma göstermiştir. Cd stresi bitkide prolin, MDA ve H2O2 miktarları ile POX ve CAT antioksidan enzim içeriklerinin artmasına neden olmuştur. Kontrol ve 300 ppm Cd uygulamasındaki antioksidan enzim miktarı karşılaştırıldığında POX 12.74 kat, CAT ise 11 kat artmıştır. Bu durum artan Cd konsantrasyonuna karşı bitkinin savunma stratejisini sürdürdüğünün kanıtı olarak kabul edilmiştir. Hardal bitkisi yaprak ve köklerinde yüksek miktarda Cd iyonlarını biriktirerek ortamdaki Cd miktarının alımında etkili bulunmuştur.

Abstract:
In this study we investigated the tolerance and response of the mustard (Brassica juncea L.) plant to cadmium (Cd) stress treated at different levels (control (0), 25, 50, 100, 200, 300 ppm) at greenhouse conditions. After the mustard plant was harvested, physiological parameters (plant height, upper part fresh weight, upper part dry weight, root fresh weight, root dry weight), biochemical parameters such as chlorophyll a (Chl-a), chlorophyll b (Chl-b) carotenoid, proline, malondialdehyde (MDA), and antioxidant enzymes peroxidase (POX), catalase (CAT) were determined in the plants. Cd content was measured in leaf and root to determine the phytoextraction capacity. It was determined that Cd stress causes decreases in plant physiological parameters (plant height, plant fresh weight, plant dry weight, root fresh weight, root dry weight). Biochemical parameters such as Chl-a and Chl-b decreased with the increasing Cd stress in plant. The lowest Chl-a and Chl-b were observed in 300 ppm Cd application. It was determined that the carotenoid content decreased in parallel with the increase in stress after 50 ppm Cd applications. On the other hand, Cd stress increased the amounts of proline, MDA and H2O2 in the plant. It was determined that the antioxidant enzyme contents of POX and CAT also increased as the Cd stress increased. When the amount of antioxidant enzyme in the control and 300 ppm Cd application was compared, it was determined that there was an increase of 12.74 times in POX and 11 times in CAT enzyme levels. This clearly showed that plant defense strategy has been active throughout the Cd toxicity at determined doses. Mustard plant has proven to be a good hyperaccumulator plant in removing Cd toxicity from in the environment by accumulating high amounts of Cd ions in its leaf and roots.