İran kaynaklı bazı Allium türlerinin sekonder metabolitleri ve antioksidan ile allelopatik potansiyellerinin araştırılması
Investigation of secondary metabolites, and antioxidant and allelopathic potentials of some Allium species from Iran
Yazar: MOHAMMAD RASOUL TARAGHIKHAH
Danışman: PROF. DR. ÖKKEŞ ATICI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Botanik = Botany

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, İran'da doğal olarak yetişen Allium eriophyllum Boiss. (A. longisepalum Bertol.), A. akaka L. ve A. rotundum L. bitkilerinin gövde ve soğan kısımlarından elde edilen hekzan (Hex), diklorometan (DCM), kloroform (CHL), etilasetat (EA) ve bütanol (Büt) ekstrelerinin sekonder metabolitlerini analiz etmenin yanında antioksidan potansiyelleri ve allelopatik etkileri araştırılmıştır. 
Yöntem: Bitki ekstrelerinin sekonder metabolit içerikleri GC/MS ile detaylı olarak analiz edilmiştir. Antioksidan kapasite kapsamında, ekstrelerin Ferrik Tiyosiyanat Yöntemi (FTC) ile toplam antioksidan kapasitesi, süperoksit radikali (O2.-) giderme (SAR) ve DPPH• radikali giderme aktiviteleri tokoferol ve trolox ile kıyaslanarak değerlendirilmiştir. Allelopatik potansiyeleri ise kültür bitkileri (mısır, buğday ve fasulye) ve zararlı bir ot olan Setaria viridis L. üzerinde çimlenme ve saksı aşamaları olmak üzere iki aşamada incelenmiştir. Çimlenme aşamasında, 1, 5, 10, 25 ve 50 ppm konsantrasyonlardaki bitki ekstrelerinin tohum çimlenmesi, fide uzunluğu ve kuru ağırlık üzerindeki etkileri incelenmiştir. Saksı aşamasında ise ekstrelerin 50, 500 ve 1000 ppm dozlarındaki etkileri, elektrolit sızıntısı, klorofil miktarı, lipid peroksidasyonu (LPO), H2O2 ve O2.- seviyeleri kullanılarak değerlendirilmiştir. 
Bulgular: GC/MS analizleri, çalışılan Allium türlerinin çeşitli yağ asitleri, fenolik bileşikler, flavonoidler ve diğer biyoaktif bileşikler açısından zengin olduğunu göstermiştir. FTC ile toplam antioksidan aktivite bulguları, A. eriophyllum gövde kısmının EA ekstresinin en yüksek antioksidan aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir. SAR açısından ise, A. eriophyllum soğan kısmının Büt ve CHL ekstreleri en yüksek aktiviteyi gösterirken, gövde kısmının EA ekstresi en düşük aktiviteyi sergilemiştir. Ekstrelerin DPPH• radikali giderme aktivitesi bakımından, önemli farklılıklar gösterdiğini ve genel olarak yüksek DPPH• radikali giderme aktivitesine sahip oldukları belirlenmiştir. Çimlenme aşamasında, 50 ppm dozundaki bitki ekstrelerinin S. viridis tohum çimlenmesi ve fide büyümesini belirgin şekilde inhibe ettiği, ancak kültür bitkileri üzerinde olumsuz etkilerinin olmadığı gözlenmiştir. Özütler arasında allelopatik etkisi en yüksek olan A. eriophyllum Büt, A. akaka ve A. rotundum'un ise Hex özütleri daha başarılı bulunmuş ve saksı aşaması uygulamalarında bu üç özütün etkileri değerlendirilmiştir. Saksı aşamasında, 50 ppm dozuna ek olarak 500 ve 1000 ppm dozları kullanılmış ve yüksek dozlarda bitkilerin stres cevabı parametrelerinin (klorofil miktarı, LPO, H2O2 ve O2.- seviyeleri) hem kültür bitkileri hem de S. viridis üzerinde olumsuz etkilere sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca aynı dozlarda S. viridis'te fide büyüme inhibisyonu belirgin iken, kültür bitkilerinde anlamlı bir büyüme değişikliği gözlenmemiştir.  
Sonuç: Bu bulgular, çalışılan bitki ekstrelerinin özellikle yüksek konsantrasyonlarda,  S. viridis üzerinde güçlü bir biyolojik etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, Allium türlerinin sekonder metabolitleri ve biyoaktif bileşiklerinin sağlık ve çevre üzerindeki potansiyel etkilerini anlamak için önemli bir temel sağlamaktadır. Çalışmamızda elde edilen ve yüksek antioksidan aktiviteye sahip olan ekstreler, farmasötik ve kozmetik ürünlerde doğal antioksidan kaynakları olarak kullanım potansiyeline sahiptir. 

Anahtar Kelimeler: Allium, biyoaktif bileşikler, allelopati, çimlenme, antioxidan, Setaria viridis, buğday, mısır, fasulye

Abstract:
Purpose: This study aimed to analyze the secondary metabolites and investigate the antioxidant potential and allelopathic effects of hexane (Hex), dichloromethane (DCM), chloroform (CHL), ethyl acetate (EA), and butanol (But) extracts obtained from the stem and bulb parts of Allium eriophyllum Boiss. (A. longisepalum Bertol.), A. akaka L., and A. rotundum L., which naturally grow in Iran.
Methods: The secondary metabolite contents of the plant extracts were analyzed in detail using GC/MS. In terms of antioxidant capacity, the total antioxidant capacity of the extracts was evaluated using the Ferric Thiocyanate Method (FTC), and the superoxide radical (O2.-) scavenging (SAR) and DPPH• radical scavenging activities by comparing with tocopherol and trolox. The allelopathic potential was examined in two stages: germination and pot stages, using crop plants (corn, wheat, and beans) and the weed Setaria viridis L. During the germination stage, the effects of the plant extracts at concentrations of 1, 5, 10, 25, and 50 ppm on seed germination, seedling length, and dry weight were investigated. In the pot stage, the effects of the extracts at doses of 50, 500, and 1000 ppm were evaluated using parameters such as electrolyte leakage, chlorophyll content, lipid peroxidation (LPO), H2O2, and O2.- levels.
Findings: GC/MS analyses revealed that the studied Allium species are rich in various fatty acids, phenolic compounds, flavonoids, and other bioactive compounds. The findings of the FTC total antioxidant activity indicated that the EA extract of the stem part of A. eriophyllum had the highest antioxidant activity. In terms of SAR, the But and CHL extracts of the bulb part of A. eriophyllum showed the highest activity, while the EA extract of the stem part showed the lowest activity. The DPPH• radical scavenging activity of the extracts showed significant differences, with generally high DPPH• radical scavenging activity. In the germination stage, it was observed that the 50 ppm dose of the plant extracts significantly inhibited the seed germination and seedling growth of S. viridis, but had no adverse effects on the crop plants. Among the extracts, the But extract of A. eriophyllum and the hexane extracts of A. akaka and A. rotundum were found to have the highest allelopathic effects, and the effects of these three extracts were evaluated in the pot stage applications. In the pot stage, in addition to the 50 ppm dose, 500 and 1000 ppm doses were used, and it was determined that high doses had adverse effects on stress response parameters (chlorophyll content, LPO, H2O2, and O2.- levels) in both crop plants and S. viridis. Moreover, at the same doses, significant seedling growth inhibition was observed in S. viridis, while no significant growth changes were observed in the crop plants.
Results: These findings suggest that the studied plant extracts, especially at high concentrations, could have a strong biological effect on the studied weed. Additionally, the extracts with high antioxidant activity could be used as natural antioxidant sources in pharmaceutical and cosmetic products. The study provides an important foundation for understanding the potential health and environmental effects of the secondary metabolites and bioactive compounds of the Allium species.

Keywords: Allium, bioactive compounds, allelopathy, germination, antioxidant, Setaria viridis, wheat, maize, bean