Gümüş nanopartiküllerinin domates (Lycopersicon esculentum Mill.) tohumları üzerindeki fizyolojik ve biyokimyasal etkilerinin araştırılması
Investigation on the biochemical and physiological effects of silver nanoparticles on tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) seeds
Yazar: ZEYNEB ZİŞAN GÖKÇE
Danışman: PROF. DR. MUAMMER ÜNAL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany
Dizin: Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Nanobiyoteknoloji = Nanobiotechnology

Özet:
Son yıllarda nanoteknolojinin hızla gelişmesi ile geniş yüzey alanları, hızlı etki mekanizmaları ve az toksik olmaları nedeniyle metal bazlı nanopartiküllerin kullanımı giderek artmaktadır. Gümüş nanopartikülü (AgNP); sağlık, gıda, tekstil, tarım ve kozmetik sektörlerinde yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Bu çalışmada 10 nm boyutlu gümüş nanopartiküllerinin domates (Lycopersicon esculentum Mill.) tohumları üzerindeki morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal etkileri araştırılmıştır. Çalışmada distile su (Kontrol) ve 10, 20, 40 ppm konsantrasyonda hazırlanan gümüş nanopartikül çözeltileri kullanılmıştır. Tohumlar dört farklı çözelti ile 2, 4 ve 8 saat ön uygulamaya (imbibisyon) bırakıldıktan sonra içinde distile su ile ıslatılmış filtre kağıtları bulunan petrilere transfer edildi ve büyüme odasında 24 ºC'de çimlenmeye bırakıldı. 7 günlük domates fideleri hasat edilip kök ve gövde uzunluğu, çimlenme oranı (%), canlılık ve tolerans indeksi (%), antosiyanin, klorofil ve karotinoid içerikleri, hidrojen peroksit (H2O2) ve malondialdehit (MDA) miktarı, antioksidan savunma sistemi enzimlerinden APOX, CAT, GR, GST, POX ve SOD aktiviteleri ölçüldü.
2, 4 ve 8 saatlik AgNP ön uygulamalarında konsantrasyon artışına bağlı olarak kök ve gövde uzunluklarının azaldığı görülmektedir. Bu etki canlılık ve tolerans indeksinde de görülür iken çimlenme oranlarında kayda değer bir farklılık görülmemiştir. Klorofil ve karetenoid içeriği analizlerinde, 2 saatlik AgNP ön uygulaması fotosentetik pigmentlerde artışa sebep olurken, 4 ve 8 saatlik ön uygulamalarda ise azalmaya neden olduğu görülmüştür.  10 ppm, 20 ppm ve 40 ppm AgNP ön uygulamalarının 7 günlük domates bitkilerinin çeşitli dokularında MDA, H2O2 miktarlarında ve antioksidan savunma sistemi enzimlerinden APOX, CAT, GR, GST, POX ve SOD aktivitelerinde konsantrasyona ve ön uygulama süresine bağlı olarak artışlar ve azalmalar tespit edilmiştir. 
Sonuç olarak; domates tohumlarının Ag nanopartikülü (10 nm) içreren farklı konsantrasyonlardaki 2, 4 ve 8 saatlik ön uygulamalarının 7 günlük fidelerde morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal olarak fitotoksik etkiye neden olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma aynı zamanda gümüş nanopartikülleri içeren pestisitlerin tarımda kullanımı sırasında ortaya çıkabilecek sorunlara da ışık tutacaktır.

Abstract:
With the rapid development of nanotechnology in recent years, the use of metal-based nanoparticles has been increasing due to their large surface areas, rapid action mechanisms and low toxicity. Silver nanoparticles (AgNP) are widely used in health, food, textile, agricultural and cosmetic industries. In this study, the morphological, physiological and biochemical effects of 10 nm silver nanoparticles on tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) seeds were investigated. Distilled water (Control) and silver nanoparticle solutions prepared at 10, 20, 40 ppm concentration were used in the study. The seeds were soaked to pretreat (imbibition) with four different solutions for 2, 4 and 8 hours, then transferred to sterile Petri dishes with filter papers soaked in distilled water and allowed to germinate in the growth chamber at 24 ºC temperature. 7-day-old tomato seedlings were harvested and root and shoot length, germination rate (%), vigour and tolerance index (%), anthocyanin, chlorophyll and carotenoid contents, hydrogen peroxide (H2O2) and malondialdehyde (MDA) amount, antioxidant enzyme (APOX, CAT, GR, GST, POX, SOD) activities were measured.
It is seen that root and shoot lengths decrease with 2, 4 and 8 hours AgNP pre-treatment. This effect was also observed in the vigour and tolerance index, but there was no significant difference in germination rates. In chlorophyll and carotenoid content analyzes, 2 hours AgNP pre-treatment was increased photosynthetic pigments while 4 and 8 hours pre-treatment was decreased photosynthetic pigments. In 7-day-old tomato seedlings' various tissues MDA, H2O2 content and antioxidant enzymes (APOX, CAT, GR, GST, POX, SOD) activities were determined. Increases and decreases were determined depending on the concentration and pre-treatment hours.
As a result; 2, 4 and 8 hours pre-treatment of tomato seeds with solutions containing Ag nanoparticle (10 nm) caused morphological, physiological and biochemical phytotoxic effects on 7–day-old seedlings. This study will also shed light on the problems that may arise during the use of pesticides containing silver nanoparticles in agriculture.