Kapra böceği Trogoderma granarium (Coleoptera: Dermastidae)'da çinko oksit nanoparçacıklarının insektisit etkinliğinin belirlenmesi
Determination of insecticidal activity of zinc oxide nanoparticles in khapra beetle Trogoderma granarium
Yazar: HASAN SİVRİKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI DAĞERİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA NUR ASLAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Genetik = Genetics ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Kapra böceği Trogoderma granarium Everts (Coleoptera: Dermestidae) dünya çapında önemli bir depolanmış ürün zararlısıdır. Bu zararlı, tahıllarda oluşturduğu zararlar nedeniyle tarımsal ekonomiyi ve ülkeler arası ticareti olumsuz etkilemektedir. Son yıllarda kapra ile mücadelede uygulanan yöntemlerin birçoğu kimyasal pestisit içermesi sebebiyle doğaya ve insan sağlığına zararlıdır. Nanoteknoloji, çeşitli bilimsel alanlara yenilik getirebilecek bir alandır. Yeşil sentez yöntemi ile nanoparçacık (NP) sentezi, özellikle bitkilerin kullanıldığı çevre dostu yeni bir yöntemdir. Sahip olduğu insektisit özelliği nedeni ile sap kereviz (Apium graveolens L. var. dulce) bitkisinin birçok zararlı böcekle mücadeledeki etkinliği araştırılmıştır. Bu tez çalışmasında, insan sağlığı ve çevre için düşük toksisiteye sahip Çinko Oksit (ZnO) NP'lerinin kapra böceğine karşı potansiyel bir mücadele aracı olarak kullanılması amaçlanmıştır. ZnO NP'lerin sentezi herhangi bir toksik çözgen ya da kimyasal indirgeme reaktifi kullanmadan, kereviz bitkisinin ekstraktı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen ZnO NP'lerin karakterizasyonu Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM), UV-Vis Spektrofotometresi (UV-Vis), X-ışını Kırınım Difraktometresi (XRD), Fourier Dönüşümlü Infrared Spektrofotometresi (FTIR) ve Zeta Potansiyeli Analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen ZnO NP'lerin kapra larvaları ve erginleri üzerindeki etkileri besleme deneyleri sonucunda incelenmiştir. Erginlerde, LC50 değeri 500 ppm derişim uygulamasını takiben 48. saat sonunda, LC90 değeri ise 96. saat sonunda tespit edilmiştir. ZnO NP'lerin Katalaz (TgCAT), Isı Şok Proteini 60 (TgHSP60) ve Isı Şok Proteini 68 (TgHSP68) genleri üzerindeki etkisi, larva ve erginlerde Kantitatif Eş Zamanlı PCR (RT-qPCR) kullanılarak moleküler düzeyde incelenmiştir. Kapra larvalarında, ZnO NP maruziyetine bağlı olarak en yüksek TgCAT, TgHSP60 ve TgHSP68 ifadesi, 12. saat uygulamasından sonra görülmüştür. Kapra erginlerinde ise, üç gen için en yüksek ifade miktarı sırası ile 144, 96 ve 72. saatleri takiben tespit edilmiştir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre, ZnO NP'lerin kapra böceğinin kontrolünde insektisidal bir ajan olarak kullanılabileceği önerilebilir. Ayrıca, araştırılan TgCAT, TgHSP60 ve TgHSP68 genlerinin ZnO NP'lerin meydana getirdiği oksidatif strese yanıt geliştirebilen potansiyel biyomarker olma özellikleri vardır.

Abstract:
Khapra beetle Trogoderma granarium Everts (Coleoptera: Dermestidae) is a major stored product pest worldwide. This pest negatively impacts the agricultural economy and inter-country trade due to the damages it causes on grains. Many of the methods used to control khapra beetle in recent years are harmful to nature and human health, because they contain chemical pesticides. Nanotechnology is an area that can bring innovation to various scientific fields. The synthesis of nanoparticles (NP) with the green synthesis method is a new environmentally friendly method, especially in which plants are used. Due to its insecticidal properties, the effectiveness of celery (Apium graveolens L. var. dulce) in controlling many harmful insects has been investigated. In this thesis, it was aimed to use Zinc Oxide (ZnO) NPs, which have low toxicity effect on human health and the environment, as a potential control tool against khapra beetle. The synthesis of ZnO NPs was carried out using celery plant extract without using any toxic solvents or chemical reducing agent. Characterization of synthesized ZnO NPs was performed with Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), UV-Vis Spectrophotometry (UV-Vis), X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and Zeta Potential Analyses. The effects of synthesized ZnO NPs on khapra larvae and adults were investigated through feeding experiments. In adults, the LC50 and LC90 values were determined at the end of the 48th and 96th hour following the application of 500 ppm concentration, respectively. The effect of ZnO NPs on Catalase (TgCAT), Heat Shock Protein 60 (TgHSP60), and Heat Shock Protein 68 (TgHSP68) genes was investigated at the molecular level using Quantitative Real Time PCR (RT-qPCR) in larvae and adults. In larvae, the highest expression of TgCAT, TgHSP60, and TgHSP68 was detected after 12 hours of ZnO NP exposure. In adults, the highest expression for three genes was observed after 144, 96, and 72 hours, respectively. According to the results of this study, it can be suggested that ZnO NPs can be used as an insecticidal agent in the control of khapra beetle. In addition, the investigated TgCAT, TgHSP60, and TgHSP68 genes have potential biomarker feature that can respond to oxidative stress caused by ZnO NPs.