Bazı nanopartiküllerin yeşil sentezi ve tuz stresi altındaki biber (Capsicum annuum L.) bitkisi üzerine iyileştirici etkilerinin araştırılması
Green synthesis of some nanoparticles and investigation of their ameliorative effects on pepper (Capsicum annuum L.) plants under salt stress
Yazar: SENEM ÖZTUĞCU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT YILDIZTEKİN
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Tarımın sürdürülebilirliğini etkileyen faktörlerin başında toprak tuzlanması gelmektedir. Tuzlu koşullar altında yetişen bitkilerde büyüme ve gelişmede olumsuz durumlar ortaya çıkmakta ve bu olumsuz etkileri azaltmak ve bitkinin gelişimini desteklemek amacıyla selenyumun kullanılması önem arz etmektedir. Selenyum, bitkilerde abiyotik stresin etkilerini azaltmakta, antioksidan savunmayı güçlendirmekte, metabolizmayı iyileştirmekte ve bitkinin dayanıklılığını arttırıcı etki göstermektedir. Bu tez çalışmasında tuzlu koşullarda bitkilerin göreceği olası zararı minimum seviyeye indirmek ve büyümelerini teşvik etmek amacıyla selenyum nanopartikül uygulamaları yapılmıştır. Bitki olarak Türkiye'de yetiştiriciliği yaygın bir şekilde yapılan Capsicum annuum L. kullanılmıştır. Çalışma, saksı denemeleri şeklinde gerçekleştirilmiş ve yeşil sentezlenmiş selenyum nanopartikülleri (SC-SeNP) bitkilere 5, 10, 20 mg L-1 konsantrasyonlarında yapraktan püskürtme yoluyla uygulanmıştır. Strese yanıt olarak sentezlenen prolin, MDA, hidrojen peroksit, klorofil, karotenoid kapsamları ile DPPH serbest radikal giderim aktivitesi ve toplam fenolik madde miktarları belirlenmiştir. Ayrıca yeşil sentezlenen nanopartiküllerin SEM ve EDS, TEM, UV-Vis, zeta potansiyeli, FT-IR ve X-Ray difraksiyonu analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, nanopartikül uygulamaları prolin, MDA ve hidrojen peroksit kapsamlarını düşürmüş; klorofil ve karotenoid kapsamları ile DPPH serbest radikal süpürücülük aktivitesi ve toplam fenolik madde kapsamlarını arttırmıştır. Fenolik içeriği bakımından en yüksek değer T+SC-SeNP(1) (4,58±0,40 mg GAE/g) uygulamasında tespit edilmiş; DPPH serbest radikal giderim aktivitesi IC50 değeri pozitif kontrole en yakın K+SC-SeNP(3) (0,13±0,007 mg/mL) uygulamasında belirlenmiştir. En düşük prolin seviyesine K+SC-SeNP(3) (15.00±0.64 nmol/g YA) uygulamasında; en düşük MDA seviyesine ise T+SC-SeNP(3) (10.08±0.42 nmol/g) uygulamasında rastlanmıştır.  


Elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında farklı çeşit SC-SeNP konsantrasyonlarının bitkide farklı parametreler üzerinde iyileştirici etkileri gözlemlenmiş ve SC-SeNP uygulamaları sonrasında biber bitkisinde tuzluluk stresinin etkilerinin azaldığı tespit edilmiştir. Yapılan fizyolojik ve biyokimyasal analizler genel olarak değerlendirildiğinde SC-SeNP(2) konsantrasyonunun diğerlerine kıyasla iyileştirici etkisinin daha fazla olduğu görülmüştür.

Abstract:
Soil salinity is one of the primary factors affecting the sustainability of agriculture. Under saline conditions, the growth and development of plants are adversely affected. The use of selenium is of great importance to mitigate these adverse effects and promote plant growth, the use of selenium is of great importance. Selenium can reduce the impact of abiotic stress in plants, enhance antioxidant defense mechanisms, improve metabolism, and increase plant resilience. In this thesis study, selenium nanoparticles were used with the aim of minimizing the possible damage to plants under saline conditions and promoting their growth. Capsicum annuum L. (pepper), a widely cultivated crop in Turkey, was used as the plant species for the study. The research was conducted by spraying green-synthesized selenium nanoparticles (SC-SeNP) at doses of 5, 10, and 20 mg L-1 onto the leaves of peppers growing in pots. As a response to stress, this study has identified the synthesized prolin, MDA, hydrogen peroxide, chlorophyll and carotenoid content, along with DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) radical scavenging activity and total phenolic content. This study, furthermore, has analyzed the SEM and EDS, TEM, UV-Vis, zeta potential, FT-IR, and X-ray diffraction of green-synthesized nanoparticles. The findings have revealed that nanoparticle applications have reduced proline concentration, MDA levels, and hydrogen peroxide content; yet they increase the chlorophyll and carotenoid contents, DPPH radical scavenging activity, and total phenolic content. 

The highest phenolic content was detected in the T+SC-SeNP(1) (4.58±0.40 mg GAE/g) application, and the IC50 value for DPPH free radical scavenging activity was determined in the K+SC-SeNP(3) (0.13±0.007 mg/mL) application, which was closest to the positive control. The lowest proline level was found in the K+SC-SeNP(3) (15.00±0.64 nmol/g FW) application, and the lowest MDA level was observed in the T+SC-SeNP(3) (10.08±0.42 nmol/g FW) application. Based on physiological and biochemical analyses, different doses of SC-SeNP had beneficial effects on various parameters in the plants, and the application of SC-SeNP reduced the effects of salinity stress.