Bryophyllum daigremontianum Raym.-Hamet & H. Perrier bitkisinde kadmiyum stresinin fizyolojik, genotoksik ve mineral beslenme üzerine etkileri
The effects of cadmium stress on physioloy, genotoxicity and mineral nutrition of Bryophyllum daigremontianum Raym.-Hamet & H. Perrier
Yazar: SEÇİL YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM İLKER ÖZYİĞİT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Çalışmada Bryophyllum daigremontianum Raym.-Hamet & H. Perrier bitkisinin Cd elementine karşı fizyolojik ve genotoksik ve mineral beslenme özellikleri bakımdan ne gibi yanıtlar verdiği araştırılmıştır. Bitkiler 0, 50, 100, 200 ve 400 ?M konsantrasyonlarda Cd içeren Hoagland çözeltileri ile iki ay boyunca gün aşırı sulandılar. Bu işlemden sonra hasat edilen bitkilerde bazı büyüme parametreleri (gövde kalınlığı ve uzunluğu, yaprak yüzey alanı, yaprak, kök ve gövde yaş ve kuru ağırlıklar), fotosentetik pigmentler (klorofil a, b, toplam klorofil, klorofil a/b ve karotenoidler), mineral besin elementleri (B, Ca, Cu, Fe, K, Mg ve Na) ölçüldü ve RAPD-PCR yöntemi ile genotoksisite analizleri yapıldı. Klorofil a-b ve karotenoid miktarları Arnon 1949 formülasyonuna göre hesaplandı. Mineral besin elementleri ölçümlerinde ICP-OES cihazı kullanılmıştır. Uygulanan Cd konsantrasyonları ile bitkilerin büyüme parametrelerinde düşüş gözlenmiştir. Cd uygulaması sonucu yaprak, gövde ve kök yaş ağırlıklarında sırasıyla (%) ~55.24, ~66.8 ve ~51.51 oranlarında, gövde uzunluğu ve kalınlığında sırasıyla ~29.74 ve ~68.0 oranlarında, özellikle 400 ?M konsantrasyonlarda kontrole göre çok daha fazla düşüş gözlenmiştir. Cd stresi uygulanmış ve uygulanmamış bitkilerin analiz değerleri kıyaslandığında klorofil a % ~40.57, klorofil b % ~37.63, toplam klorofil % ~36.27, klorofil a/b % ~20.58, karotenoid % ~37.66 oranlarında düşüş gözlenmiştir.
Mineral besin elementlerinden K, Na ve Cu konsantrasyonları kontrol grubu ile karşılaştırıldığında artan Cd konsantrasyonuyla doğru orantılı olarak artmıştır. Mg ve Ca içeriğinde ise ters orantılı olarak düşüş gözlenmiştir. Bitki besin elementlerinden Fe değerlerinin kök ve yaprakta arttığı ancak gövdede azaldığı gözlenmiştir. B elementinin yaprak ve gövdede arttığı ancak kökte düştüğü tespit edilmiştir. Artan Cd?a bağlı olarak Fe ve B artış ve düşüşlerinde linear olarak artış veya düşüşler saptanmıştır. Yaptığımız çalışmada RAPD profil sonuçlarımıza göre yeni bant oluşumları ve bant yoğunluklarında değişim gözlenmiştir. Bu çalışma ile çevresel toksikoloji, genotoksisite ve Cd kirliliği araştırmalarında RAPD-DNA tekniğinin yararlı olabileceği görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of cadmium on physiological treatments, genotoxicity and mineral mutrition of Bryophyllum daigremontianum Raym.-Hamet & H. Perrier were examined. Plants were watered with Hoagland solution (20 ml) containing 0, 50, 100, 200 and 400 ?M Cd in 2 day intervals for two months. After this period, they were harvested and the effects of Cd exposures on some growth parameters (fresh weights of leaves, stems and roots, lengths and thicknesses of stems), photosynthetic pigment contents (chlorophyll a-b, total chlorophyll and carotenoids) and some nutrients (B, Ca, Cu, Fe, K, Mg and Na) of B. daigremontianum in response to Cd stress were examined. The concentrations of chlorophyll a and b and carotenoids were calculated according to Arnon, 1949. ICP-OES were employed for the nutrient measurements during the study. Increasing Cd concentration gradually inhibited the growth parameters. Overall there were significant decreases (%) by ~55.24, ~66.8 and ~51.51 in fresh weights of leaves, stems and roots and ~29.74 and ~68.0 in lengths and thicknesses of stems under severe Cd stress (400 ?M Cd) respectively, compared with the controls. The comparison between unexposed and exposed B. daigremontianum groups revealed gradual reductions of photosynthetic pigment contents (~40.57% for chlorophyll a, ~37.63% for chlorophyll b, ~36.27% for total chlorophyll, ~20.58% for chlorophyll a/b and ~37.66% for carotenoids at 400 ?M). The concentrations of some nutrients (Mg and Ca) were reduced while concentrations of other elements were increased (Cu, Na, K) gradually by increasing of Cd exposures compared with controls. Accumulations for some nutrients (Fe and B) were seen in some parts of the plant and vice versa, the patterns being dependent on the nutrient and the plant part. The results indicated that changes in RAPD-PCR profiles following Cd treatments included a variation in band intensities, and the appearance of new bands compared to unexposed plants. The present study evidences that as an investigation tool for environmental toxicology, the RAPD technique can be useful and can be applied as a suitable biomarker assay for the detection of genotoxic effects of Cd pollution on plants.