Ekofizyolojik ve genetik bir yaklaşım olarak Asi Nehri'nin farklı lokasyonlarında ağır metal konsantrasyonlarına bağlı su-toprak-bitki ilişkilerinin incelenmesi
Ecophysiological and genetic approach on investigation of water-soil-plant relationships based on heavy metal concentrations at different localities of the Orontes River
Yazar: İBRAHİM ERTUĞRUL YALÇIN
Danışman: PROF. DR. VOLKAN ALTAY
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Besin elementleri = Nourishment elements ; Bitki ekolojisi = Plant ecology ; Bitki fizyolojisi = Plant physiology ; Doğal bitki örtüsü = Natural vegetation ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Su bitkileri = Water plants ; Sucul bitkiler = Aquatic plants ; Tatlı su ekolojisi = Freshwater ecology ; İstilacı türler = Invasive species

Özet:
Asi Nehri 3 farklı ülkeden geçerek Türkiye'den Dünyanın en büyük iç denizine bağlanan önemli bir tatlı su kaynağıdır. Bu çalışmada nehrin Türkiye tarafını kapsayan, 2 yılda 2 farklı vejetasyon dönemi olmak üzere toplam 4 farklı dönemi temsil eden, Arundo donax ve Phragmites australis bitkileri ile su-toprak-bitki ilişkileri için element konsantrasyonları incelenmiştir. Bu bitkilerin yanında dünyanın en zararlı istilacı türleri arasında gösterilen su sümbülü (Eichornia crassipes) bitkisi de değerlendirme kapsamına alınmıştır. Bu tez çalışması ile su ve sediment element konsantrasyonlarının yanında bitki türlerine ait farklı organlarda element dağılımları, biyoakümülasyon faktörleri ve translokasyon faktörlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu sayede farklı dönemlere ait element birikiminin belirlenmesi ve bu iki bitki türü ile yaşam ortamlarından ağır metallerin uzaklaştırılma performansının da değerlendirilmesi yapılmıştır. İlgili sonuçlar çok değişkenli varyans analizi ve pearson korelasyonu istatiksel analiz yöntemleri ile desteklenmiştir. Bu çalışmada ayrıca, A. donax ve P. australis'in bünyelerinde ağır metal varlığı sebebiyle oluşan olası genotoksik etki (bant yoğunluklarındaki değişiklikler, bant kayıpları ve yeni bant oluşumları) seviyelerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. ISSR yönteminin uygulamaları ile, ağır metal konsantrasyonlarında akümülatör bir bitki olarak kabul edilebilirliği genetik yaklaşımla ayrıca gösterilmiştir. Araştırmamız, ağır metaller için yüksek birikim yeteneği gösteren sahip olan A. donax için Cd, Cr ve Ni ve P. australis için Cd, Co, Cu, Ni, Pb ve Zn ağır metallerinde çok yönlü bir akümülatör olduklarını ortaya çıkarmıştır. E. crassipes'de ise, özellikle petiol organlarında ağır metallerin yoğun şekilde biriktiği tespit edilmiştir. Bu nedenle, biyolojik çeşitliliğin korunması ve ekosistemlerdeki türlerin devamlılığı için ağır metaller ile kirlenmiş suların ve toprakların dekontaminasyonu işlemlerinde ilgili bitki türlerinin kullanılması tarafımızca şiddetle tavsiye edilmektedir.

Abstract:
The Orontes River is an important source of fresh water, passing through 3 different countries and connecting from Türkiye to the world's largest inland sea. In this study, Arundo donax and Phragmites australis plants collected in 4 different periods correponding to 2 different vegetation periods in 2 years from the region covering the Turkish side of the river were examined, and the element concentrations in the plants were examined to form water-soil-plant relationships. In addition to these plants, water hyacinth (Eichornia crassipes), which is shown as one of the most harmful invasive species in the world, was also included in the evaluation. In this thesis, it was aimed to determine the elemental distributions, bioaccumulation factors and translocation factors in different parts of plant species, as well as water and sediment element concentrations. Thus, the element accumulation levels in the examined plants at different periods were determined, and the performance of removing heavy metals from the living environments with these two plant species was also evaluated. Related results were supported by multivariate analysis of variance and pearson correlation statistical analysis methods. In this study, it was also aimed to evaluate the levels of possible genotoxic effects (changes in band intensities, band losses and new band formations) under the influence of heavy metals in leaves of A. donax and P. australis. With the applications of the ISSR method, the acceptability of A. donax and P. australis as an accumulator plant in the presence of heavy metals has also been demonstrated by genetic approach. Our research revealed that A. donax, which has high deposition ability for heavy metals, has versatile accumulation ability against Cd, Cr and Ni. In addition, it has been observed that P. australis has a significant accumulation ability against heavy metals of Cd, Co, Cu, Ni, Pb and Zn. In addition, intense accumulation of heavy metals was detected, especially in the petiole parts of E. crassipes. For this reason, we strongly recommend the use of these plant species in the decontamination of heavy metal-polluted waters and soils for the protection of biological diversity and the continuity of species in ecosystems.