Prometrinin anojenik, klastojenik ve multi-toksik etkilerinin araştırılması
Investigation of the aneugenic, clastogenic and multi-toxic effects of prometryn
Yazar: FERİDE ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. EMİNE YALÇIN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH KUTLUER
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Herbisitler, verim ve ürün kalitesi üzerindeki olumlu etkilerine ek olarak hedef olmayan organizmalar üzerinde toksik etkilere sahiptir.  Bu çalışmada, prometrin herbisidinin Allium cepa L.'de çok yönlü toksisite profili incelenmiştir. Bu kapsamda 4 farklı grup oluşturulmuştur. Kontrol grubu (Grup I) distile su ile çimlendirilirken, Grup II, III ve IV sırasıyla 200 mg/L, 400 mg/L ve 800 mg/L prometrin ile çimlendirilmiştir. 72 saatlik çimlenmeden sonra kök ucu hücrelerinde sitogenetik, biyokimyasal, fizyolojik ve anatomik değişiklikler incelenmiştir. Biyokimyasal etkiler, malondialdehit, glutatyon, süperoksit dismutaz ve katalaz seviyeleri incelenerek belirlenmiştir. Kök ucu hücrelerinde malondialdehit düzeylerinde artış, glutatyon düzeyinde azalma, süperoksit dismutaz ve katalaz aktivitelerinde değişiklikler prometrinin oksidatif hasara neden olduğunu göstermektedir. Prometrin uygulamaları sonrasında gözlenen mitotik indeks değerlerindeki azalma ve mikronükleus ve kromozomal anormalliklerin sıklığındaki artış sitotoksik ve genotoksik etkilere işaret etmektedir. Bu çalışmada uygulanan prometrin konsantrasyonlarının mitotik indekste %7,3 ile %27,1 arasında azalmaya neden olması subletal etkiyi göstermektedir. Moleküler doking analizi ile prometrinin DNA'daki çeşitli bazlarla etkileşerek yapısal kararsızlığa neden olduğu belirlenmiştir. Çimlenme oranları, kök uzaması, ağırlık artışı ve yaralanma oranları incelenerek fizyolojik değerlendirme yapılmıştır. 800 mg/L prometrin uygulanan grupta son ağırlığın kontrol grubuna göre %23,8 daha düşük olduğu belirlenmiş, çimlenme yüzdesinin %59,1 ve kök uzunluğunın ise %87,3 azaldığı tespit edilmiştir. Tüm bu anormallikler kök anatomisindeki değişikliklerle paralel bir seyir izlemiştir. Prometrin uygulanan kök ucu hücrelerinde epidermis hücre hasarı, yassılaşmış hücre çekirdeği, korteks hücre hasarı, korteks hücre duvarlarında kalınlaşma ve belirsiz vasküler doku gibi anormallikler tespit edilmiştir. Sonuç olarak prometrinin hedef dışı canlılarda çok yönlü toksisiteye neden olduğu, Allium cepa'nın ise toksisitenin belirlenmesinde kullanışlı bir biyoindikatör organizma olduğu saptanmıştır.

Abstract:
Herbicides can have toxic effects on non-target organisms in addition to positive effects on yield and product quality. In this study, the versatile toxicity profile of prometryn herbicide on Allium cepa L. was investigated. In this context, 4 different groups were formed. While the control group (Group I) was treated with distilled water, Groups II, III and IV were treated with 200 mg/L, 400 mg/L and 800 mg/L prometryn, respectively. After 72 hours of germination, cytogenetic, biochemical, physiological and anatomical changes were investigated in root tip cells. Biochemical effects were determined by examining the malondialdehyde, glutathione, superoxide dismutase and catalase levels. Increase in malondialdehyde levels, decrease in glutathione level, changes in superoxide dismutase and catalase activities in root tip cells show that prometryn causes oxidative damage. The decrease in mitotic index values and the increase in the frequency of micronucleus and chromosomal abnormalities observed after prometryn administrations indicate cytotoxic and genotoxic effects. The fact that the prometryn concentrations applied in this study caused a decrease between 7,3% and 27,1% in the mitotic index shows the sublethal effect. It was determined by molecular docking analysis that prometryn interacted with various bases in DNA and caused structural instability. Physiological evaluation was made by examining the germination rates, root elongation, weight gain and injury rate. The final weight in the 800 mg/L prometryn-applied group was 23,8% lower than the control group, the germination percentage decreased by 59.1% and the root length, decreased by 87,3%. All these abnormalities followed a parallel course with the changes in root anatomy. Abnormalities such as epidermis cell damage, flattened cell nucleus, cortex cell damage, thickening of the cortex cell walls and unclear vascular tissue were detected in prometryn-treated root tip cells. As a result, it was determined that prometryn causes multi-faceted toxicity in non-target organisms, and Allium cepa is a useful bioindicator organism in determining the toxicity.