Kuraklık stresi altındaki arpa bitkilerinin yapraklarına SiO2 nanopartikül uygulamasının etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of SiO2 nanoparticular applications on the leaf of barley plants under the drought stress
Yazar: ŞÜKRAN YILDIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞİN GÜZEL DEĞER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Arpa = Barley ; Kuraklık stresi = Drought stress ; Nanobiyoteknoloji = Nanobiotechnology ; Silisyum dioksit = Silicon dioxide

Özet:
Tarımsal verimi azaltan ve bitki gelişimini sınırlayan en önemli abiyotik stres faktörlerinden birisi kuraklık stresidir.  Kuraklık stresi koşullarında tarımsal verimde artışa ulaşılmasındaki temel strateji, verimi sürdürmek için gerekli özellikleri bir araya getirerek uygun koşulları sağlamaktan geçmektedir.  Silisyum (Si) bitki gelişimi için gerekli olan bir element olup büyüme ve gelişmede çok önemli rol oynar ve kuraklık da dahil olmak üzere bitkileri çeşitli stres faktörlerinden korumaktadır.  Bu tez çalışmasında 10-20nm boyutlarındaki SiO2 nanopartikül uygulamalarının arpa bitkilerinin yapraklarında kuraklık ve normal koşullar altında bitki gelişimi, stoma davranışları, yaprak oransal su içeriği, lipid peroksidasyonu (MDA) ve süperoksit radikal miktarları üzerine etkileri araştırılmıştır.  Arpa fideleri 10 gün süreyle yetiştirilmiş ve daha sonra kuraklık uygulamaları başlatılmıştır.  Kuraklık stres uygulaması başlatılmadan 3 gün önce 50mg/L ve 150mg/L konsantrasyonlarda hazırlanan SiO2 nanopartikül süspansiyonları bitki yapraklarına spreylenmiş ve spreyleme işlemi kuraklık süresince devam ettirilmiştir.  Kuraklığın etkisi güne bağlı olarak (stresin 1., 3. ve 5. günlerinde) ölçülmüştür.  Çalışmamızda özellikle stresin 5. gününde 150 mg/L SiO2 nanopartikül uygulamasının kuraklık stresine maruz bırakılan arpa bitkilerinde sürgün boylarını kurak kontrol gruplarına göre arttırdığı belirlenmiştir.  SiO2 nanopartikül uygulanmış grupların kurak kontrol grubuna göre daha turgorlu olduğu ve özellikle yüksek konsantrasyonda uygulanan nanopartikülün yapraklarda oransal su içeriğini arttırdığı belirlenmiştir.  SiO2 nanopartikül uygulamasının yapraklarda güne bağlı olarak stres koşullarında süperoksit radikal oluşumunu azalttığı tespit edilmiştir.  150mg/L SiO2 uygulamasının kuraklık stresi koşullarında membran hasarını (MDA) özellikle stresin 5. gününde yaklaşık %50 oranında azalttığı belirlenmiştir.  Sonuçlarımıza göre dışsal olarak uygulanan SiO2 nanopartikülünün kuraklık stresi koşullarında bitki gelişimine pozitif yönde katkı sağladığı ve bitkilerin kuraklık stresine karşı dayanıklılıklarını artırabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
One of the most important abiotic stress factors reducing agricultural yield and limiting plant growth is drought stress.  The basic strategy for achieving an increase in agricultural yield under drought stress conditions is to provide the appropriate conditions by combining the necessary features to sustain efficiency.  Silicon (Si) is an necessary element for plant growth and plays an important role in growth and development and protects plants from various stress factors, including drought.  In this thesis, effects of 10-20nm SiO2 nanoparticles on plant growth, stomatal behaviors, leaf relative water content, lipid peroxidation (MDA) and superoxide radical amounts were investigated in the leaves of barley plants on drought and normal conditions.  Barley seedlings were grown for 10 days and then drought applications were started.  SiO2 nanoparticle suspensions, which were prepared at 50mg/L and 150mg/L concentrations 3 days before the application of drought stress, were sprayed on the plant leaves and spraying was continued during drought.  The effects of drought was measured depending on the day (1st, 3rd and 5th days of stress).  In our study, it was determined that espacially the application of 150 mg/L SiO2 nanoparticle on the 5th day of the stress increased the length of shoots in the barley plants exposed to drought stress compared to drought control groups.  It was determined that SiO2 nanoparticle treated groups were more turgor than the drought control group and the nanoparticle applied at high concentration increased the relative water content in the leaves.  It was observed that SiO2 nanoparticle application on leaves to decrease superoxide radical formation depending on day under stress conditions.  It was determined that the application of 150mg/L SiO2 reduces membrane damage (MDA) in the drought stress conditions by approximately 50% on the 5th day of stress.  According to our results, it has been observed that the exogenously applied SiO2 nanoparticle contributes to the growth of plants in drought stress conditions and increases the resistance of the plants against drought stress.