Buğday bitkisinde (Triticum aestivum L.) N-asetilsistein'in ağır metal toksisitesine karşı iyileştirici etkisinin araştırılması
Investigation of the ameliorative effect of N-acetylcysteine on heavy metal toxicity in wheat plant (Triticum aestivum L.)
Yazar: NESRİN ÇOLAK
Danışman: PROF. DR. FAİK AHMET AYAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Ağır metaller = Heavy metals ; Buğday = Wheat ; Triticum aestivum = Triticum aestivum

Özet:
Bu çalışmada ağır metal stresi (Cu, Cd, Hg ve Pb) koşullarında buğday (Triticum aestivum L. 'Ceyhan-99') fidelerinin kök ve sürgünlerinde oluşan stres zararının, N-asetilsistein (NAC)'in uygulanmasıyla iyileştirilmesi, fizyolojik (kök ve sürgün boyu, kuru ve taze ağırlık, sürgün su potansiyeli, vb.) ve biyokimyasal düzeyde araştırılmıştır. Bu amaçla  kök ve sürgünlerin enzimatik olan (POX, CAT, GR, SOD, APX, MDHAR, DHAR) ve olmayan (TFM, fenolik asit, GSH) antioksidan savunma sistemi bileşenleri, ozmolit içeriği  (prolin, sistein, şeker, organik asit ve ağır metal içeriği) ve poliamin düzeyleri belirlenmiştir. NAC buğday fidelerinde ağır metallerin büyüme parametreleri ve su potansiyeli üzerinde oluşturduğu azalmayı iyileştirdiği belirlenmiştir. NAC'ın antioksidan enzimler üzerinde oluşturduğu etkiler enzim ve ağır metal çeşidine bağlı olarak değiştiği tespit edilmiştir. NAC uygulaması köke ait ağır metal uygulaması ile artan PAL aktivitesi ve TFM içeriğinde azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. Ağır metal ve NAC uygulamaları ile fenolik asit poliamin, şeker ve organik asit içeriğinde meydana gelen değişimler ağır metal tipine bağlı olarak değişiklik gösterdiği kaydedilmiştir. Sonuç olarak NAC uygulaması ile buğday fidelerinin özellikle Cd, Hg ve Pb ağır metallerine karşı yüksek tolerans kazandığı ortaya konulmuştur.

Abstract:
This study investigated improvement in damage in the shoots and roots of wheat seedlings (Triticum aestivum L. 'Ceyhan-99') exposed to heavy metal stress (Cu, Cd, Hg and Pb) with N-acetylcysteine (NAC) treatment at the physiological (root and shoot length, fresh and dry weight, shoot water potential, etc.) and biochemical levels. Enzymatic (POX, CAT, GR, SOD, APX, MDHAR, DHAR) and non-enzymatic (TPC, phenolic acid, and GSH) antioxidant defense system components, osmolite content (proline, cysteine, sugar, organic acid and heavy metal content) and polyamine levels of the root and shoots of the seedlings were determined for this purpose. N-acetylcysteine alleviated heavy metal-induced decreases in growth parameters and shoot water potential in the wheat seedling. The effects of NAC on the activity of the antioxidant enzymes varied depending on the enzyme and heavy metal species. N-acetylcysteine application resulted in decreased TPC content and PAL activity in the root that increased with heavy metal application. Changes in phenolic acid forms, polyamines, sugar and organic acid contents with heavy metal and NAC application varied depending on heavy metal types. In conclusion, wheat seedlings exhibited high tolerance with NAC application, especially against Cd, Hg and Pb heavy metals.