Nikel'in brokoli (Brassica oleracea var. İtalica) tohumlarının çimlenmesi ve büyümesi üzerine etkileri
The effects of nickel on seed germination and growth in broccoli (Brassica oleracea var. Italica)
Yazar: ÇİĞDEM BARIŞ
Danışman: PROF. DR. MUAMMER ÜNAL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Bitki büyüme = Plant growth ; Brassicaceae = Brassicaceae ; Brokoli = Broccoli ; Nikel = Nickel ; Tohum çimlenmesi = Seed germination

Özet:
Nikel (Ni), bitkilerin normal büyüme ve gelişmesi için gerekli olan bir mikro elementtir, ancak yüksek konsantrasyonlarda, bitki hücrelerinin fizyolojik, biyokimyasal ve yapısal işlevlerindeki potansiyel inhibe edici etkilerine bağlı olarak toksik bir bileşik olarakta kabul edilmektedir. Bu araştırmada, brokoli (Brassica oleracea L. var. italica) bitkisinin tohum ve fidelerinde değişen konsantrasyonlardaki nikelin etkisi ve birikimi incelenmiştir. Nikel içermeyen Hoagland çözeltisi ile 0,01, 0,1, 1, 10 ve 100 µM NiSO4 içeren Hoagland çözeltileri kullanılmıştır. Değişen Ni konsantrasyonlarına bağlı olarak brokoli (Brassica oleracea L. var. italica) tohumlarında çimlenme yüzdesi, bitkinin kök ve gövde uzunlukları, taze-kuru ağırlık miktarları, farklı kısımlarında klorofil, karotinoid, total çözünebilir protein ile malondialdehit (MDA) içerikleri, peroksidaz (POD) aktiviteleri ve Ni birikimi belirlenmiştir.100 ?M NiSO4 konsantrasyonunun brokoli tohumlarında çimlenmeyi inhibe ettiği gözlenmiştir. Brokoli fidelerinde ilgili analizler yapılarak değişen Ni konsantrasyonlarının kök ve hipokotil büyümelerini etkilediği, ayrıca taze-kuru ağırlık miktarlarında da değişikliklere neden olduğu belirlenmiştir. 9 günlük fidelerin klorofil içerikleri 1 ?M NiSO4 uygulanan serilerde artarken, 30 günlük fidelerde ise 0,1 ?M NiSO4 içeren serilerde artış tespit edilmiştir. 0,1 ve 1 ?M NiSO4 uygulanan serilerde karotinoid miktarı yüksek bulunmuştur. Brokoli fidelerinin değişik kısımlarındaki total çözünebilir protein içeriğinde 10 ve 100 ?M NiSO4 konsantrasyonlarında azalışlar gözlenmiştir. 10 ve 100 ?M NiSO4 uygulanan fidelerin POD aktivitesinde artışlar gözlenmiştir. Brokoli fidelerinde ölçülen MDA içeriğinde seriler arasında değişimlerin olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, brokoli bitkisinin değişik kısımlarında Ni birikimine bakılmış ve nikelin bitkinin farklı kısımlarında özellikle de köklerde biriktiği belirlenmiştir. Nikelin artan konsantrasyonlarının brokoli (Brassica oleracea L. var. italica) bitkisinin tohum çimlenmesi ve büyüme-gelişme süreçleri üzerine olan etkileri ile ilgili olarak, düşük konsantrasyonlardan (0,01, 0,1 ve 1 ?M NiSO4) bitki gelişiminin olumlu şekilde etkilendiği, yüksek nikel konsantrasyonlarının ise (10 ve 100 ?M NiSO4) toksik etkilere neden olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar bitki büyüme ve gelişmesi ile ilgili olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Nickel (Ni) is an essential microelement for the normal growth and development of plants, however, at high concentrations, it is also regarded as a toxicant to plant cells due to its potential inhibitory effects against many physiological, biochemical and structural processes. In this study, were examined the effect and accumulation of nickel (Ni) at varying concentration on seeds and seedlings of broccoli (Brassica oleracea L. var. italica). Hoagland solutions containing 0,01, 0,1, 1, 10 and 100 µM NiSO4 and lacking Ni were employed. Depending on varying Ni concentration, germination rate of broccoli (Brassica oleracea L. var. italica) seeds, root and stem length of the plant, fresh-dry weight amounts, contents of chlorophyll, carotenoid, total soluble protein and malondialdehyde (MDA), peroxidase (POD) activities and Ni accumulation were determined.100 ?M NiSO4 concentrations inhibited germination rates in broccoli seeds. By carrying out the relevant analysis of broccoli seedlings, we found that varying Ni concentrations affected the growth of root and hypocotyls, and additionally resulted in important changes at fresh-dry weight amounts. While chlorophyll content of 9 days old seedlings increased in the series to which 1 ?M NiSO4 was applied, it increased in 30 days old seedlings receiving 0,1 ?M NiSO4. Carotenoid content was higher in the series exposed to 0,1 ve 1 ?M NiSO4. Total soluble protein content of different parts of broccoli seedlings to 10 and 100 ?M NiSO4 concentrations decreases were observed. Increases were observed in POD activity of broccoli seedlings to applied 10 and 100 ?M NiSO4. We determined changes at MDA content, which were measured in broccoli seedlings, among the series. In addition, we examined Ni accumulation in parts of broccoli plants, and found that nickel accumulated in different parts of the plant, especially in roots. In relation to nickel effects on seed germination, growth and development processes of broccoli (Brassica oleracea L. var. italica) plants, plant growth is affected positively in low nickel concentrations (0,01, 0,1 and 1 ?M NiSO4), the high nickel concentrations (10 and 100 ?M NiSO4) were found to cause toxic effects.The results were evaluated with respect to plant growth and development.