Çavdar (Secale cereale L.) bitkisinde kurşun (Pb) elementinin genotoksik ve fizyolojik etkileri
Genetical and physiological effects of lead (Pb) on the growth of rye (Secale cereal L.)
Yazar: SEZEN İĞDELİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM İLKER ÖZYİĞİT ; YRD. DOÇ. DR. İLHAN DOĞAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany ; Genetik = Genetics
Dizin: Moleküler biyoloji = Molecular biology

Özet:
Bu araştırmada kurşun stresi altında yetiştirilen çavdarın (S. cereale L.) fizyolojik parametreleri ve genotoksisitesi yapılan deneylerle karakterize edilmiştir. Çavdar tohumları 15 gün süre ile MS (Murashige ve Skoog) besiyerinde çimlendirilmiş, daha sonra 0, 100, 200 ve 400 µM Pb (NO3)2 içeren MS besiyerlerinde 15 gün süre ile büyütülmüşlerdir.   Deneysel periyottan sonra yetiştirilen fidanlar toplanmış ve çavdarın fotosentetik pigment (klorofil a, b, toplam klorofil, klorofil a/b ve karotenoidler) ve toplam protein içerikleri, bazı mineral besinlerin (B, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na ve Zn) alımı ve akümülasyonu ve genetik materyali incelenmiştir.  Fotosentetik pigment ve toplam protein içerikleri Arnon, 1949 and Bradford, 1976 ya göre bulundu. Mineral besinlerin ölçümü ICP-OES cihazı kullanılarak yapıldı. Kurşunun genotoksik etkileri RAPD-PCR tekniği kullanılarak değerlendirildi. Bizim sonuçlarımıza göre kurşun uygulamalarını takip eden süreçte RAPD-PCR profillerinde yeni bantların ve normal bantların ortaya çıkması ve kaybolmasını içeren değişiklikler kurşun uygulamasına maruz kalmamış filizlerle yapılan karşılaştırma ile ortaya çıkarılmış ve fotosentetik pigment (klorofil a, b, toplam klorofil, klorofil a/b ve karotenoidler) ve toplam protein içeriklerinde ve bitki büyüme parametrelerinde kurşun stresi altında kalan çavdarda değişiklikler bulunmuştur. Yüksek kurşun stresi (400 µM) uygulanmış bitkilerde klorofil a, klorofil b, total klorofil ve karotenoid değerlerinde (% türünden) 6.68, 6.07, 2.9, 8.57 oranında düşüş gözlenmiştir. Farklı konsantrasyonlarda kurşun stresi uygulanması ile yaprak ve köklerde Fe, Na, B miktarlarında düşüş, Mg, Ca, Cu, K, Zn ve Mn miktarlarında artış gözlenmiştir. Sonuçta yaptığımız bu çalışma RAPD tekniğinin diğer fizyolojik parametrelerden gelen verilerle birlikte kurşun kirliliğinin risk değerlendirmelerinde kullanılmasının yararlı olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
In this investigation, the experiments were carried out to characterize some physiological parameters and genotoxicity of Secale cereale under Pb stress. Plants were germinated for 15 days in MS media and then they were grown in MS media containing 0, 100, 200 and 400 µM of Pb(NO3)2 for 15 days. After the end of the experimental period, plantlets were harvested and the effects of Pb exposures on photosynthetic pigment (chlorophyll a and b, total chlorophyll, chlorophyll a/b and carotenoids) and total protein contents, uptakes and accumulations of some mineral (B, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Zn, Mn and Na) nutrients and genetic material of S. cereale were examined. Determination of the contents of photosynthetic pigments and total soluble protein were carried out according to Arnon (1949) and Bradford (1976), respectively. Measurements of mineral nutrients were done using Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy. For evaluation of genotoxic effect of Pb, RAPD-PCR technique was employed. According to our results, changes in RAPD-PCR profiles following Pb treatments included loss and appearance of new bands compared to unexposed plantlets and the contents of photosynthetic pigments (total chlorophyll, chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll a/b and carotenoids), total protein and growth parameters were altered in S. cereale grown under Pb stress. Chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoids were decreased by 6.68, 6.08, 2.89 and 8.57% under severe Pb stress (400 µM), respectively. While the concentrations of Na, Fe and B were reduced, the concentrations of Cu, Ca, K, Mg, Mn and Zn were increased in the leaves and roots of S. cereal with the application of different levels of Pb treatments. In our study, induced genomic alterations and changes in physiological features were detected in S. cereale grown with Pb. Overall, the present results suggest that RAPD technique along with the data from physiological parameters can be used for making risk assessments for Pb pollution.