Kireçli bir toprakta fonksiyonelleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüplerin toprakların çinko hareketliliği üzerine etkileri
Effects of functionalized multi-walled carbon nanotubes on zinc mobility in a calcareous soil
Yazar: ABDELBAGI OMER MOHAMEDALI MOHAMEDELNOUR
Danışman: PROF. DR. SONAY SÖZÜDOĞRU OK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı / Toprak Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Nanoteknolojinin bitki bilimine/tarıma ("Nano tarım") uygulanması son zamanlarda dikkat çekici bir gelişme olmuştur. Karbon nanotüpler (KNT), bitki hücre duvarları için etkili moleküler taşıyıcı olmanın yanı sıra, toprak ortamını iyileştiren ve bazı bitkilerin büyüme metabolizmasını önemli ölçüde artıran bir besin dağıtım sistemi gibi de işlev görmektedir. Bu araştırmada, fonksiyonelleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüplerin (fÇDKNT-COOH) çinko (Zn+2) adsorpsiyon kapasitesinin belirlenmesi, farklı dozlarda kireçli ve (Zn+2) bakımından yetersiz bir toprakta ekmeklik buğday bitkisinin (Zn+2) içeriği ve büyüme parametreleri üzerine olan etkilerinin incelenmesi ve bitki dokusuna geçip geçmediğinin ortaya konulması amaçlanmıştır. Çinko ve fÇDKNT dozları sırasıyla Zn0 (0 mg kg-1, kontrol), Zn1 (2.5 mg kg-1), Zn2 (5 mg kg-1), C0 (0 g kg-1, kontrol), C1 (0.25 g kg-1), C2 (0.5 g kg-1), C1Zn1, C1Zn2, C2Zn1 ve C2Zn2 şeklindedir. Saksı denemesi, tesadüf parselleri faktoriyal deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak yürütülmüştür. XRD difragtogramları, FTIR spektrogramları ve Raman spektroskopisi verileri (Zn+2)'nun fÇDKNT'ler tarafından adsorbe edildiğini göstermiştir. Çinkonun (Zn+2) fÇDKNT'ler tarafından maksimum adsorpsiyon kapasitesi, (%) 84.0 olarak bulunmuştur. Diğer uygulamalar ile karşılaştırıldığında C2Zn2 uygulaması, bitki boyu (60.0 ± 0.58 cm), kuru madde (0.69 ± 0.04 g bitki-1) ve Zn konsantrasyonunu (37.24 ± 0.04 mg kg-1) önemli derecede arttırmıştır (p < 0.001). fÇDKNT uygulaması sonucu bitkilerde toksik etki gözlemlenmemiştir. Buğday bitkisinin üst aksamı ve köklerinin ışık mikroskobu görüntüleri, fÇDKNT'nin bitki bünyesine alındığını ve bu durumun Zn alımının artmasının bir göstergesi olabileceğini göstermektedir. Öte yandan, fÇDKNT'nin bitkilerin yenilebilir kısımları üzerindeki etkileri ve bunların insan sağlığı üzerindeki olası etkileri de tarımda yaygın olarak kullanılmadan önce araştırılmalıdır.

Abstract:
The application of nanotechnology to plant science/agriculture ("nano agriculture") has recently been a remarkable development. While carbon nanotubes (CNTs) have been shown efficient molecular transporter for plant cell walls act as a nutrient delivery system that improves the soil environment and dramatically promotes growth metabolism of some crops. 
The aim of this research was to determine the adsorption capacity of zinc (Zn+2) onto functionalized multi-walled-carbon nanotubes (fMWCNTs-COOH) and study their effect on zinc concentration and growth parameters of wheat at different doses of fMWCNTs and Zn on calcareous soil and testing of its ability to whether penetrate into plant tissue. The treatments of fMWCNTs and Zn were: Zn0 (0 mg kg-1, control), Zn1 (2.5 mg kg-1), Zn2 (5 mg kg-1), C0 (0 g kg-1, control), C1 (0.25 g kg-1), C2 (0.5 g kg-1), C1Zn1, C1Zn2, C2Zn1 and C2Zn2. A pot experiment was carried out in a complete randomized design with 3 x 3 factorial arrangements, with three replications. The treatment C2Zn2 significantly (p < 0.001) increased plant height (60.0±0.58 cm), dry matter (6.69±0.04 g plant-1), and Zn concentration of the plant (37.24±0.04 mg kg-1). No toxicity was observed in plants after fMWCNTs application. Light microscope images of the upper part and root of the plants showed the presence of fMWCNT that could indicate the enhanced Zn uptake. On the other hand, the effects of fMWCNT on the edible parts of plants and their possible effects on human health should also be investigated before common usage of it in agriculture.