Kadmiyum ve kurşun ile kontamine edilmiş topraklarda yetiştirilen limon fesleğenin (Ocimum citriodorum) bitkisel ve kimyasal özelikleri ile biyolojik aktivitelerinin araştırılması
Investigation of herbal and chemical properties and biological activities of lemon basil (Ocimum citriodorum) grown in cadmium and lead contaminated soils
Yazar: DİLEK AKIN
Danışman: PROF. DR. AYŞE ŞAHİN YAĞLIOĞLU ; PROF. DR. İSA TELCİ
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında Ocimum citriodorum (limon fesleğen), Pb (100, 200, 400 mg kg-1) ve Cd (5, 10, 20 mg kg-1) konsantrasyonlarında kontamine topraklar kullanılarak saksı denemesi şeklinde 2021-2022 yıllarında Çankırı koşullarında yetiştirilmiştir. Deneme örtü altında 4 tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Hasat sonrası kurutulan yaprakların verim, kalite, uçucu yağ ve fenolik bileşenleri, fitoremediasyon ve antikanser aktiviteleri incelenmiştir. Buna göre 2021-2022 yılları ortalama yaş ve kuru kök ağırlığı, yaş ve kuru herba ağırlığı, kökte ve herbada kuru madde miktarı, bitki boyu, yaprak eni ve boyu, gövde çapı, çiçek uzunluğu, kuru yaprak ağırlığı, uçucu yağ ve ekstre verimleri belirlenmiştir. Daha sonra bitki yapraklarından elde edilen uçucu yağlar GC/MS ve fenolikler LC/MS ile tespit edilmiştir. Hazırlanan metanol ekstrelerinin ve uçucu yağların HeLa ve PC3 hücre hatlarına karşı antikanser aktiviteleri incelenmiştir. Son olarak yaprak ve köklerde ağır metal birikimi ICP/MS ile belirlenerek fitoremediasyonda kullanımı değerlendirilmiştir. Bu verilere göre Pb ve Cd ile kontamine toprakta yetişen O. citriodorum bitkisinin genel olarak kontrole kıyasla morfolojik özellikleri, uçucu yağ ve ekstre verimlerinde ortalama dozlara göre azalma görülmüştür. Uçucu yağ ana bileşeni kontrol ve her iki ağır metal konsantrasyonlarında sitral, fenolik ana bileşen trans-ferulik asit olarak tespit edilmiştir. Cd ve Pb konsantrasyonlarında kontrole kıyasla ağır metallerin kök ve yapraklarda birikim miktarında artış gözlenmiş ve birikimin yapraklara kıyasla köklerde daha fazla olduğu belirlenmiştir. Böylelikle Cd ve Pb için hiperakümülatör özellik gösterdiği ve fitoremediasyonda fitostabilizatör olarak değerlendirilebileceği tespit edilmiştir. Elde edilen metanol ekstrelerinin 100 µg/mL konsantrasyonlarında HeLa hücresine karşı inhibisyon etkisi; Cd10>Cd20~Cd5>5-FU>kontrol, ii) Pb200>5-FU>kontrol>Pb100>Pb400 olarak, 100 µg/mL konsantrasyonlarında PC3 hücresine karşı inhibisyon etkisi ise i) Cd20~Cd10>Cd5>Kontrol>5-FU, ii) Pb400~Pb200>Pb100>Kontrol>5-FU olarak belirlenmiştir. Elde edilen uçucu yağların 100 µg/mL konsantrasyonlarında HeLa hücresine karşı inhibisyon etkisi; Cd5>Cd10~Cd20>5-FU>kontrol ve Pb400>Pb200~Pb100>5-FU>Kontrol olarak, 100 µg/mL konsantrasyonlarında PC3 hücresine karşı inhibisyon etkisi; Cd20~Cd10>Cd5>Kontrol>5-FU ve Kontrol>Pb200>Pb100~Pb400>5-FU olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis study, Ocimum citriodorum (lemon basil) was grown in Çankırı conditions in 2021-2022 as a pot experiment using contaminated soils at Pb (100, 200, 400 mg kg-1) and Cd (5, 10, 20 mg kg-1) concentrations. The experiment was conducted with 4 replicates. The yield, quality, essential oil and phenolic constituents, phytoremediation and anticancer activities of the leaves dried after harvest were analysed. Accordingly, variations fresh and dry root weight, fresh and dry herb weight, dry matter content in root and herb, plant height, leaf width and length, stem diameter, flowering stem length, dry leaf weight, essential oil and extract yields determined during the years 2021 and 2022 vegetation season. Then, essential oils and phenolics were determined by GC/MS and LC/MS, respectively. The anticancer activities of the methanol extracts and essential oils against HeLa and PC3 cell lines were investigated. Finally, heavy metal accumulation in leaves and roots was determined by ICP/MS and its use in phytoremediation was evaluated. According to these data, the morphological characteristics, essential oil and extract yields of O. citriodorum grown in Pb and Cd contaminated soil were generally decreased compared to the control. The main component of the essential oil was citral and the main phenolic component was trans-ferulic acid in the control and both heavy metal concentrations. At Cd and Pb concentrations, an increase was observed in the accumulation of heavy metals in roots and leaves compared to the control and it was determined that the accumulation was higher in roots than in leaves. Thus, it was determined that it showed hyperaccumulatory properties for Cd and Pb and could be evaluated as phytostabiliser in phytoremediation. The inhibition effect of the methanol extracts against HeLa cell at 100 µg/mL concentrations was determinated as Cd10>Cd20~Cd5>5-FU>Control, ii) Pb200>5-FU>Control>Pb100>Pb400, and the inhibition effect against PC3 cell at 100 µg/mL concentrations was determined as i) Cd20~Cd10>Cd5>Control>5-FU, ii) Pb400~Pb200>Pb100>Control>5-FU. The inhibition effect of the obtained essential oils against HeLa cell at 100 µg/mL concentrations was determined as Cd5>Cd10~Cd20>5-FU>Control and Pb400>Pb200~Pb100>5-FU>Control. and the inhibition effect against PC3 cell at 100 µg/mL concentrations was determined as Cd20~Cd10>Cd5>Control>5-FU and Control>Pb200>Pb100~Pb400>5-FU.