Lepidium draba L., Acroptilon repens (L.) DC., Thymus kotchyanus Boiss&Hohen. var. kotchyanus, Inula peacockiana (Aitch.&Hemsl.) Koravin, Salvia kronenburgei Rech. f. ve Phlomis armeniaca Wild. bitkilerinin allelopatik potansiyellerinin araştırılması
Investigation of allelopatic potential of Lepidium draba L., Acroptilon repens (L.) DC., Thymus kotchyanus Boiss&Hohen. var. kotchyanus, Inula peacockiana (Aitch.&Hemsl.) Koravin, Salvia kronenburgei Rech. f. and Phlomis armeniaca Wild.plants
Yazar: MEHMET EMRE EREZ
Danışman: PROF. DR. PEYAMİ BATTAL
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany ; Fizyoloji = Physiology
Dizin: Allelopatik etki = Allelopathic effect ; Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity

Özet:
Bu çalışmada, temel olarak üç farklı özelliğe sahip olan 2 adet aromatik [Thymus kotchyanus Boiss&Hohen. var. kotchyanus., Inula peacockiana (Aitch.&Hemsl.) Koravin], 2 adet endemik (Salvia kronenburgei Rech. f., Phlomis armeniaca Wild.) ve 2 adet bulunduğu habitatta geniş yayılış gösteren [Lepidium draba L., Acroptilon repens (L.) DC.] toplam 6 adet bitki türünün allelopatik potansiyelleri araştırıldı. Bitkiler habitatlarından toplanarak, laboratuara taşındı. Laboratuarda bitkilerin ekstraktları elde edilerek çeşitli oranlarda seyreltildi ve yapılan uygulamalarda bu ekstraktlar kullanıldı. Ekstraktları elde edilen bitkilerin antibakteriyel ve antifungal etkileri incelendi. Yabancı ot ve kültür bitkilerinde ise tohum çimlenmesi ile bitki gelişim fizyolojileri üzerine etkileri araştırıldı.Laboratuar deneylerine başlanılmadan önce allelopatik özellikleri incelenecek olan bitkilerin habitat istekleri, yetiştikleri toprak özellikleri ve yaşadıkları ortamlardaki diğer organizmalar ile olan ilişkileri incelenerek bulundukları habitatlardaki fonksiyon ve etkileri hakkında veriler elde edildi.Çalışmanın birinci aşamasında, bitkilerin su, metanol ve hekzan ekstraktları Bacillus ceresus, Staphylococ aereus, Pseudomonas syringae ve Escherichia coli bakterilerine disk difüzyon yöntemi uygulanarak bitkilerin antibakteriyel etkileri incelendi. Inula peacockiana ve Acroptilon repens ekstraktlarının yüksek düzeyde antibakteriyel etkilere sahip oldukları görüldü.Antifungal etki için bitkilerin su ve metanol ekstraktları Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum ve Aspergillus niger mantarlarına disk dilüsyon yöntemi uygulandı. Antifungal etkide ise tüm bitkilerin su ve metanol ekstratlarının Rhizoctania solani ve Fusarium oxysporum mantarlarının gelişimini tamamen inhibe ettiği, ekstrakt uygulamasının Aspergillus niger mantarlarında ise spor gelişimini baskıladığı gözlendi. Bitki ekstraktlarının antifungal etkilerinin antibakteriyel etkilerinden daha yüksek oldukları tespit edildi.Çalışmanın ikinci aşamasında, bitki ekstraktlarının yabancı ot ve kültür bitki tohumlarının çimlenmeleri üzerine etkileri araştırıldı. Bitkilerin % 0.5, % 1 ve % 3'lük metanol ve su ekstratları hazırlanarak tohum çimlenmesine etkileri belirlendi. Çimlenme çalışması, hem yabancı otların (Amaranthus retroflexus L., Portulaca oleracea L.) ve hem de kültür bitkilerinin (Pisum sativum L., Hordeum vulgare L.) tohumlarında gerçekleştirildi. Çalışmada kullanılan tohumların çimlenme yüzdeleri, radikula ve plumula uzunlukları belirlendi. Ayrıca tohumların taze ve kuru ağırlık değişimleri de ölçüldü.Genel anlamda tüm bitki ekstraktlarının çimlenmeyi büyük oranda baskıladığı görüldü. Özellikle Inula peacockiana bitkisinin su ve metanol ekstraktlarının % 3'lük konsantrasyonları tüm tohumların çimlenmesini tamamen inhibe ettiği gözlendi. Bunun yanı sıra bazı istisnai sonuçlarda elde edildi. Örneğin, Phlomis armeniaca ve Tyhmus kotschyanus ekstratlarının çimlenmeyi uyarıcı etkisinin olduğu tespit edildi.Çalışmanın üçüncü aşaması olarak, bitki ekstraktlarının yabancı ot ve kültür bitkilerinin gelişimleri üzerine etkileri araştırıldı. Bu amaçla bitkilerin % 3'lük su ekstraktları sulama suyu olarak bitkilere uygulandı. Bitkilerin uygulamaya verecekleri cevapların belirlenmesi için de klorofil, hormon, şeker, enzim ve prolin miktarları ve protein profillerinin analizi yapıldı. Çalışmada özellikle Lepidium draba bitki ekstraktlarının morfolojik olarak hedef bitkilerdeki gövde uzamalarına engel olduğu veya yapraklarda lezyonlara yol açtığı görüldü. Inula peacockiana ve Lepidium draba bitki ekstraktı uygulamasının şeker seviyelerinde azalmaya neden olduğu görüldü. Acroptilon repens ve Tyhmus kotschyanus bitki ekstraktı uygulamalarının Gibberellik asit miktarını düşürerek, Absisik asit seviyelerinde artışa neden olduğu görüldü. Yapılan ekstrakt uygulamalarının kültür bitkilerinde protein profillerini ciddi oranda değiştirmediği, ancak yabancı ot bitkilerinin protein profillerinde ise yapısal proteinlerin yoğunluğunda azalmalara neden olduğu görüldü. Bitki ekstraktı uygulanan hedef bitkilerde antioksidan seviyelerinin yükseldiği tespit edildi.Tüm çalışma sonucunda, bitkilerin farklı yönleri ile çalışma yapılmasına rağmen özellikle allelopatik yönden yüksek potansiyele sahip oldukları görüldü. Bu bitkilerde bulunan allelokimyasalların uygun konsantrasyonlarının sentetik herbisitlere ve fungusitlere alternatif olacağı ve bu bağlamda da, doğal herbisit veya fungusit olarak sürdürülebilir tarımda kullanılabileceği düşünülmektedir. Bu amaçla etken maddelerin belirlenip kullanılabilmesi için de interdisipliner çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Abstract:
The present study was aimed to investigate the allelopathic potential of 6 plants; The plants were chosen as aromatic [Thymus kotchyanus Boiss&Hohen. var. kotchyanus., Inula peacockiana (Aitch.&Hemsl.) Koravin], endemic (Salvia kronenburgei Rech. f., Phlomis armeniaca Wild.) and the plants having wide distribution in their habitat [Lepidium draba L., Acroptilon repens (L.) DC.]. The plants were collected from field and brought to the laboratory. The plants were extracted, diluted with their solvent and applied against selected organism. In addition the effects of extracts on germination and plant development were also investigated.Before determining the allelopathic potential, the soil characteristics, development desires in their habitat and the relationship with the others organism of the plants were investigated. Thus, the effects and functions of the plants in their own habitats were determined.At the first stage the hexane, methanol and water extracts of plants were applied on Bacillus ceresus, Staphylococ aereus, Pseudomonas syringae and Escherichia coli bacteria and Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum and Aspergillus niger fungi to determine their antibacterial and antifungal effects. Inula peacockiana and Acroptilon repens extracts showed great antimicrobial activity. While all plant extracts inhibited Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum growth and spore development of Aspergillus niger. The antifungal activity was observed to be better than antibacterial activity.At the second stage, plant extracts were applied on cultivated seeds (Pisum sativum L. and Hordeum vulgare L.) and weed plant seeds (Amaranthus retroflexus L. and Portulaca oleraceae L.) to determine their allelopathic effects on germination. The plant extracts were diluted to three different doses (% 0,5, % 1, % 3) of water and methanol solvents. As a reason the extracts were applied on two cultivated and two weed plant seeds. Germination percentage, radicle and plumula length and dry and fresh weight measurements were carried out. In general, all plant extracts were observed to significantly inhibited the germination of cultivated and weed plant seeds; especially the methanol extract (% 3) of Inula peacockiana did not allowed any germination sign on plant seeds. Exceptionally Phlomis armeniaca and Thymus kotschyanus extracts were determined to stimulate the germination of plant seeds. The effects of plant extracts on germination were determined to be dependent on the type of solvent, dose application and the target plants.In the third stage of the study the water extract of six plants were applied to target plants seedlings which were reached to definite physiological maturation. The morphological changes, chlorophyll levels, phytohormone, sugar, proline, antioxidant content and protein profiles were determined to observe the physiological responses of the target plants against to water extract irrigation with six plant extracts. The aim of the treatment was to observe the physiological responses of the target plants against to plant extract application; rather than the herbicidal activity. The Lepidium draba extracts was observed to obstruct the stem length of target plants and cause lesion on the leaves. The Inula peacockiana and Lepidium draba extracts applications caused a decrease in sugar levels of target plants. The Acroptilon repens and Thymus kotschyanus plant extracts caused a decrease in GA where as increase in ABA levels. The plant extract application were determined to cause an increase in structural protein concentration of weed plants was not observed. The antioxidant enzymes were increased by six plant extracts treatment.As a conclusion the great allelopathic potential of six plants were determined. The certain concentration of effective allelochemicals in these plants can be suggested to applied on weed plants as an alternative of synthetic herbicides, fungicide and plant growth regulators for sustainable agriculture. How ever for the characterization of effective allelochemicals, interdisciplinary studies are suggested to be carried on.