Yüksek doz vanadyum uygulamasının teşvik ettiği çok yönlü toksisitenin allium testi yardımıyla araştırılması
Investigation of multifaceted toxicity induced by high-dose vanadium exposure using the allium test
Yazar: MEHMET KAYA
Danışman: PROF. DR. KÜLTİĞİN ÇAVUŞOĞLU
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics

Özet:
Bu çalışmada vanadyumun (VCI3) Allium cepa L. test materyalinde teşvik ettiği çok yönlü toksisite araştırılmıştır. Farklı fizyolojik (çimlenme, kök uzaması ve ağırlık kazanımı), sitogenetik (mitotik indeks: MI, kromozomal anormallikler ve mikronukleus: MN), biyokimyasal (malondialdehit: MDA, süperoksit dismutaz: SOD, katalaz: KAT) ve anatomik (kök meristematik hücre hasarları) parametreler toksisitenin belirlenmesinde indikatör olarak kullanılmıştır. A. cepa bulbları bir kontrol ve üç uygulama olacak şekilde toplam dört gruba ayrılmış ve 72 saat çimlendirilmiştir. Süre sonunda geleneksel preparasyon teknikleri uygulanarak, kök uçları mikroskobik gözlemler ve spektrofotometrik ölçümler için hazır hale getirilmiştir. Sonuçta en fazla çimlenme (%100), kök uzaması (10.4 cm) ve ağırlık kazanımı (6.85 g) kontrol grubunda belirlenmiştir. VCI3 maruziyeti ise doza bağlı olarak, incelenen tüm fizyolojik parametre değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı (p<0.05) azalmalara neden olmuştur. En fazla MI yüzdesi de (%8.62) yine kontrol grubunda gözlenmiştir. Kontrol grubu kök ucu meristem hücrelerinde her hangi bir MN oluşumu gözlenmemiştir. Bu grupta birkaç kromatinin eşit olmayan dağılımı (p>0.05) ve birkaç yapışkan kromozom (p>0.05) hariç kromozomal anormalliğe de rastlanılmamıştır. VCI3 maruziyeti ise doza bağlı olarak MI değerlerinde istatistiksel olarak anlamlı (p<0.05) azalmalara, kromozomal anormallik ve MN sayılarında ise istatistiksel olarak anlamlı (p<0.05) artışlara neden olmuştur. VCI3 maruziyeti kök meristem hücrelerinde fragment, vagrant kromozom, kromatinin eşit olmayan dağılımı, yapışkan kromozom, köprü ve ters kutuplaşma gibi kromozomal anormallikleri de teşvik etmiştir. En düşük kök MDA (6.50 µM/g) düzeyi ile SOD (36.7 U/mg) ve KAT (0.82 OD240nm min/g) enzim aktiviteleri de yine kontrol grubunda ölçülmüştür. VCI3 maruziyeti ise kök MDA düzeyleri ile SOD ve KAT enzim aktivitelerinde istatistiksel olarak anlamlı (p<0.05) artışlara neden olmuştur. Ayrıca VCI3 maruziyetin kök meristem hücrelerinde epidermis hücre hasarı, yassılaşmış hücre çekirdeği, dev hücre çekirdeği, binükleer hücre, korteks hücre hasarı, korteks hücre çeperinde kalınlaşma ve belirgin olmayan iletim doku gibi anatomik hasarlara sebep olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, aşırı miktarlardaki vanadyumun A. cepa'da çok yönlü toksisiteye neden olduğu belirlenmiştir. Özellikle topraktaki vanadyum düzeylerinin belirli periyotlarda ölçülerek, iz seviyelerde tutulması vanadyum toksisitenin önlenmesinde birinci öncelik olmalıdır.

Abstract:
In this study, the multifaceted toxicity induced by vanadium (VCI3) in Allium cepa L. test material was investigated. Different physiological (germination, root elongation and weight gain), cytogenetic (mitotic index: MI, chromosomal abnormalities: CAs and micronucleus: MN), biochemical (malondialdehyde: MDA, superoxide dismutase: SOD, catalase: CAT) and anatomical (stem meristematic cell damages) parameters were used as indicators for determining toxicity. A. cepa bulbs were divided into four groups, one control and three applications, and germinated for 72 h. At the end of the period, traditional preparation techniques were applied and root tips were made ready for microscopic observations and spectrophotometric measurements. As a result, the maximum germination (100%), root elongation (10.4 cm) and weight gain (6.85 g) were determined in the control group. VCI3 exposure caused statistically significant (p<0.05) decreases in all physiological parameter values examined, depending on the dose. The highest percentage of MI (8.62%) was also observed in the control group. No MN formation was observed in the root tip meristem cells of the control group. No CAs were found in this group, except for a few unequal distribution of chromatin (p>0.05) and a few sticky chromosome (p>0.05). VCI3 exposure caused statistically significant (p<0.05) decreases in MI values and statistically significant (p<0.05) increases in CAs and MN numbers, depending on the dose. VCI3 exposure also promoted CAs such as fragment, vagrant chromosome, unequal distribution of chromatin, sticky chromosome, bridge and reverse polarization in root meristem cells. The lowest root MDA (6.50 µM/g) level and SOD (36.7 U/mg) and CAT (0.82 OD240nm min/g) enzyme activities were also measured in the control group. VCI3 exposure caused statistically significant (p<0.05) increases in root MDA levels and SOD and CAT enzyme activities. Besides, it has been determined that exposure to VCI3 causes anatomical damage such as epidermis cell damage, flattened cell nucleus, giant cell nucleus, binuclear cell, cortex cell damage, thickening of the cortex cell wall and unclear conduction tissue in root meristem cells. As a result, it has been determined that excessive amounts of vanadium cause multifaceted toxicity in A. cepa. In particular, keeping the vanadium levels in the soil at trace levels by measuring them at certain periods should be the first priority in preventing vanadium toxicity.