Curi deresi (Ordu) su, sediment ve Alburnus chalcoides türünde ağır metal birikimi ve genotoksik etkilerinin araştırılması
Accumulation of heavy metals in water, sediment and Alburnus chalcoides species of Curi stream (Ordu) and investigation of genotoxic effect
Yazar: GÜLŞAH KURUCU
Danışman: PROF. DR. DERYA BOSTANCI
Ordu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Çalışmada, Curi Deresi'nde belirlenen altı farklı istasyondan, ilkbahar, yaz, sonbahar ve kış mevsimlerinde alınan su, sediment ve Alburnus chalcoides (tatlısu kolyoz balığı) türü kas, karaciğer ve solungaç dokularındaki Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb ve Zn elementlerinin konsantrasyonları belirlenmiştir. İstasyonların su ve sediment numunelerindeki element konsantrasyonlarının genotoksik etkisinin belirlenmesi amacıyla örneklenen A. chalcoides türünün eritrosit hücreleri kullanılarak, mikronükleus (MN) testi ve comet analizi yapılmıştır. 
Curi Deresi suyunun fiziko-kimyasal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla; sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen, iletkenlik, toplam çözünmüş madde, direnç ve tuzluluk parametrelerinin analizleri arazide yapılmış; nitrit azotu, nitrat azotu, sülfat ve fosfat değerleri de laboratuvarda ölçülmüştür. Fiziko-kimyasal parametrelerin mevsimsel değerleri her bir istasyon için ayrı ayrı hesaplanmıştır.
İstasyonlardan alınan su numunelerinde tespit edilen elementlerin mevsimlere göre yıllık ortalama ağır metal konsantrasyonları Al, As ve Pb elementleri için istatistiksel açıdan anlamlı bulunmuştur (P<0.05). Fe, Cu, Zn, Al ve Pb elementleri tüm mevsimlerde ve tüm istasyonlarda limit değerin üzerinde iken Ni elementi suda yalnızca sonbahar mevsiminde limit değerin üzerinde belirlenmiştir. Yıllık ortalama ağır metal konsantrasyonları istasyonlara göre değerlendirildiğinde tüm elementler için istasyonlar arasındaki fark istatistiksel açıdan anlamsız bulunmuştur (P>0.05). Fe, Cu, Zn, Al ve Pb elementleri tüm istasyonlarda su kalite kriterlerinde belirtilen değerlerden yüksektir. Ni elementi 2., 4. ve 5. istasyonlarda limit değerin üzerinde belirlenmiştir.
İstasyonlardan alınan sediment örneklerinde Mn ve Cu elementlerinin tüm mevsimler için yer kabuğu limit değerlerinden yüksek olduğu saptanmış ancak mevsimler için ortalama ağır metal konsantrasyonları arasındaki fark istatistiksel açıdan anlamsız bulunmuştur (P>0.05). Mn, Cu, Al, As ve Pb elementleri istasyonlara göre değerlendirildiğinde; yıllık ortlama ağır metal konsantrasyonları arasındaki fark istatistiksel açıdan anlamlı bulunmuştur (P<0.05). Mn ve Cu tüm istasyonlarda Curi Deresi sedimentinde belirtilen limit değerlerin üzerinde bulunmuştur.
Balıkların kas dokusunda araştırılan elementlerin mevsimlere göre yıllık ortalama ağır metal konsantrasyonları Al ve Mn elementlerinde anlamlı iken (P<0.05), Mn elementi sonbaharda, Cu elementi kış mevsiminde, Al ve Ni elementleri tüm mevsimlerde belirtilen limit değerlerin üzerinde tespit edilmiştir. Yıllık ortlama ağır metal konsantrasyonları arasındaki fark istasyonlara göre değerlendirildiğinde yalnızca Zn elementi için konsantrasyonlar arasındaki fark istatistiksel açıdan anlamlı bulunmuştur (P<0.05). Mn, Cu, ve Ni elementlerinin ortalama konsantrasyonları bazı istasyonlarda limit değerlerin üzerindeyken; Al elementinin ortalama konsantrasyonları tüm istasyonlarda limit değerlerin üzerinde tespit edilmiştir.
Balık eritrositlerinde belirlenen mikronükleus oluşumları, hücrede kromozomal bir hasarın olduğunu göstermektedir. Yapılan Mikronükleus (MN) testi sonucunda mikronükleus oluşumu, A. chalcoides türü için dört mevsimde de farklı frekanslarda bulunmuştur. Ortalama MN frekansları arasındaki fark mevsimsel olarak istatistiksel açıdan anlamlı iken (P<0.05), istasyonlar arasındaki MN frekansı istatistiksel açıdan anlamsız bulunmuştur (P>0.05). MN testinin yanı sıra comet analizi ile de DNA'da meydana gelen kırılmaların tespiti gerçekleştirilmiştir. Comet analizi ile eritrosit hücrelerindeki kuyruk boyu, kuyruktaki % DNA miktarı, baştaki % DNA miktarı, kuyruk yoğunluğu, baş yoğunluğu, ve kuyruk momenti parametrelerinin ölçümleri yapılmıştır. Tüm parametreler her istasyon ve her mevsim için ayrı ayrı hesaplanmış DNA hasarının miktarını gösteren kuyruk boyu, kuyruktaki % DNA ve kuyruk momenti değerleri; 2., 3. ve 4. istasyonlarda kış mevsiminde en yüksek değerlerde iken 5. istasyonda ilkbahar 6. istasyonda ise sonbahar mevsiminde ölçülmüştür. Comet parametreleri istasyonlar arasında değerlendirildiğinde kuyruk boyu dışındaki tüm parametreler arasındaki farkın istatistiksel açıdan anlamlı olduğu bulunmuştur (P<0.05).
Curi Deresi'nin genotoksik potansiyeli daha önce hiçbir çalışmada değerlendirilmemiştir. Yapılan mikronükleus testi ve comet analizi sonuçları derede konsantrasyonu belirlenen elementlerin yanı sıra, dereye etki eden birçok faktörün de etkisi ile derenin genotoksik bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Çalışma, Ordu ilinde bulunan Curi Deresi'nde yayılış gösteren A. chalcoides türü için yapılan ilk genotoksisite çalışmasıdır. Curi Deresi'nin genotoksisite değerlendirmesinin yapıldığı bu çalışmada, mikronükleus testi ve comet analizi sonuçları birbirini desteklemiştir.

Abstract:
In this study, the concentrations of Al, As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn elements in Alburnus chalcoides (Danube bleak) type muscle, liver and gill, sediment, and water collected from six different stations specified in Curi Stream were determined in spring, summer, autumn and winter. Micronucleus (MN) test and comet analysis of A. chalcoides type in the stations' water and sediment speciemens sampled to determine the genetoxic affect of the element consantrations were invastigated using erythrocyte cells. 
In order to determine the physico-chemical features of Curi Stream water: Temperature, pH, dissolved oxygen, electrical conductivity, total dissolved material, resistance and salinity parameters were analyzed on site; nitrite and nitrate nitrogen, sulfate and phosphate values were also measured in a laboratory environment. The seasonal values of the physico-chemical parameters were calculated for each station. 
The annual average heavy metal concentrations for Al, As and Pb elements with respect to seasons were found to be statistically significant in water specimen collected from each station (P<0.05). While Fe, Cu, Zn, Al ve Pb elements were above the limit in all seasons and all stations, Ni elements in water were determined to be above the limit only in autumn season. The variations in the annual average heavy metal concentrations with respect to the stations were found to be statistically insignificant (P>0.05). Fe, Cu, Zn, Al ve Pb elements in all the stations are higher than the water quality criteria. Ni element in the 2nd, 4th and 5th stations were determined to be higher than the limit.
Mn and Cu elements in the sediment specimens collected from the stations were recognized to be higher than the earth crust limit values for all seasons, however, the variations in the average heavy metal concentrations were found to be statistically insignificant in each season (P>0.05). When Mn, Cu, Al, As and Pb elements were evaluated with respect to the stations: the variations in the annual average heavy metal concentrations were found to be statistically significant (P<0.05). Mn and Cu in all the stations were found to be higher than the limit given in Curi Stream sediment.  
While the annual average heavy metal concentrations investigated in the muscle tissue of fishes are important in Al and Mn elements with respect to the seasons (P<0.05), Mn element in autumn, Cu element in winter, Al and Ni elements in all seasons are determined to be higher than the limit values. When the difference in the annual average heavy metal concentrations are evaluated with respect to the stations it for only Zn element was found to be statistically significant (P<0.05). While the average concentrations of Mn, Cu and Ni elements are higher than the limit values in some stations; the average concentrations of Al elements in all the stations were determined to be higher than the limit values. 
Micronucleus formations determined in fish erythrocytes indicates a chromosol damage in the cell. Micronucleus formations for A. chalcoides type was found to be in different frequencies in each season through an MN test conducted. While the difference between the average MN frequencies with respect to seasons is statistically significant (P<0.05) it with respect to the stations was found to be statistically insignificant (P>0.05). Brakes in DNA were also detected through a comet analysis besides the MN test. Tail length, %DNA in tail, %DNA in head, tail density, head density and tail moment parameters were measured on the erythrocyte cells through the comet analysis. All the parameters were calculated for each station and season. Tail length representing the amount of the DNA damage, %DNA in tail and tail moment values were measured to be the highest in winter season at the 2nd, 3rd, and 4th stations while in spring at the 5th station and in autumn at the 6th station. When the comet parameters are evaluated with respect to the stations the difference in all the parameters except tail length were found to be statistically significant (P<0.05).    
Geneticist potential of Curi Stream had never been evaluated in previous studies. Micronucleus test conducted and the results from the comet analysis show that the stream has a geneticist potential due to the effects of various factors as well as the elements, which their concentrations were determined in the stream. This study is the first genotoxicity study on A. chalcoides type showing a spread in Curi Stream located in city of Ordu. Results from both micronucleus test and comet analysis support each other in this study where the genotoxicity evaluation of Curi Stream was investigated.