Ağır metal dirençli bakterilerin ağır metal biyodegradasyonu ve bitki gelişimi üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of heavy metal resistant bacteria on heavy metal biodegradation and plant development
Yazar: ORHAN YAVUZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NERMİN SARIGÜL
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; ICP-AES = ICP-AES ; Sucul bakteriler = Aquatic bacteria

Özet:
Bu tez çalışmasında Burdur Gölü'nden izole edilen ve ağır metal dirençliliği tespit edilmiş yedi farklı bakteri suşu kullanılarak kurşun, çinko, bakır, kadmiyum, arsenik ve cıva giderimi ve bu metaller tarafından kontamine edilmiş topraklarda bitki gelişimi araştırılmıştır. Bu amaçla laboratuvar ortamında hazırlanmış ağır metal içeren besiyerlerinde bakteriler geliştirilmiş ve farklı zamanlarda alınan örneklerden ICP-OES cihazı ile ağır metal ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlere besiyeri ortamlarında çinko için %35,9 (Pseudomonas sp. As30), kadmiyum için %72,5 (Delftia tsuruhatensis As23), arsenik için %85,1 (Delftia sp. As37), bakır için %31,1 (Delftia sp. As37), kurşun için %89,4 5 (Delftia tsuruhatensis As23) ve cıva için %96,1 (Delftia sp. As37) olarak en yüksek metal miktarı düşüşü gözlemlenmiştir. Bakterilerin bitki gelişimi üzerine etkisini görmek için ağır metal ile zenginleştirilmiş torfa arpa (Hordeum vulgare) ekilmiş ve yedi suşun aktif kültürleri eklenmiştir. Bitki denemeleri sonunda morfolojik, kromotografik ve moleküler teknikler kullanılarak ölçümler yapılmıştır. Yapılan ölçüm sonuçlarına göre bakteri kültürlerinin eklenmesinin bitki gelişiminde anlamlı artışa, alınan torf numunelerinde ağır metal kirliliğinde azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. Torflardan yapılan ölçümlerde çinko için %60 (Pseudomonas sp. As30), kadmiyum için %93 (MİX), arsenik için %83 (MİX), bakır için %38 (MİX), kurşun için %68 (MİX) ve cıva için %43 (Ochrabactrum anthropi As7) olarak en yüksek metal miktarı düşüşü gözlemlenmiştir. Metal giderimi ve bitki gelişimi parametreleri beraber değerlendirildiği zaman, Delftia tsuruhatensis As 23 ve Delftia sp. As 37 suşlarının diğer suşlara göre istatistiksel olarak anlamlı fark oluşturmuştur. Ağır metal gideriminde ve toprak kirliliği nedeni ile azalan tarım alanlarının geri kazanılmasında, verimin arttırılmasında kullanım potansiyeline sahiptir. 
Yapılan çalışma ile biyoteknolojik potansiyelleri ortaya çıkarılmış olan bakteri suşları dünya ve ülkemizde yaşanan ağır metal kirliliği ve bu duruma bağlı gelişen tarımsal verim problemleri için önemli bir çözüm önerisi getirecektir.

Abstract:
In this thesis, the removal of lead, zinc, copper, cadmium, arsenic, and mercury, as well as plant growth in soils contaminated by these metals, were investigated using seven different bacterial strains isolated from Burdur Lake that exhibited resistance to heavy metals. To this end, bacteria were cultured in laboratory-prepared media containing heavy metals, and heavy metal concentrations were measured at various time points using ICP-OES. The analysis revealed the highest reduction rates for zinc at 35.9% (Pseudomonas sp. As30), cadmium at 72.5% (Delftia tsuruhatensis As23), arsenic at 85.1% (Delftia sp. As37), copper at 31.1% (Delftia sp. As37), lead at 89.4% (Delftia tsuruhatensis As23), and mercury at 96.1% (Delftia sp. As37). To observe the effects of bacteria on plant growth, barley (Hordeum vulgare) was cultivated in peat enriched with heavy metals, and active cultures of the seven strains were added. At the end of the plant trials, measurements were conducted using morphological, chromatographic, and molecular techniques. The results indicated that the addition of bacterial cultures led to a significant increase in plant growth and a reduction in heavy metal contamination in the peat samples. The highest metal reduction rates observed in the peat samples were 60% for zinc (Pseudomonas sp. As30), 93% for cadmium (MIX), 83% for arsenic (MIX), 38% for copper (MIX), 68% for lead (MIX), and 43% for mercury (Ochrabactrum anthropi As7). When evaluating the metal removal and plant growth parameters together, it was determined that Delftia tsuruhatensis As23 and Delftia sp. As37 strains showed a statistically significant difference compared to other strains. These strains hold potential for use in heavy metal remediation and the restoration of agricultural lands degraded by soil contamination, thereby enhancing productivity.
The bacterial strains identified in this study for their biotechnological potential offer a significant solution to the global and national challenges of heavy metal pollution and the associated agricultural productivity problems.