Kuinklorak herbisitinin ergin zebra balığı (Danio rerio, Hamilton 1822) solungaç dokusu üzerinde genotoksisitesi ve rosmarinik asitin koruyucu etkisi
Genotoxicity of quinclorac herbicide and protective effect of rosmarinic acid on gill tissue of adult zebrafish (Danio rerio, Hamilton 1822)
Yazar: KEZBAN YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. FULYA DİLEK GÖKALP
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Dünyada pestisitler içerisinde en fazla herbisitlerin kullanıldığı bilinmektedir. Ülkemizde de herbisit kullanımı her geçen gün artmakta ve bu artışla birlikte herbisitlerin çevre ve canlı organizmalar üzerindeki olumsuz etkileri de buna bağlı olarak artış göstermektedir. Kinolin karboksilik asit türevi olan kuinklorak (3,7-dikloro-8-kinolinkarboksilik asit); yeni, seçici bir oksin grubu herbisit olup, pirinç, çim alanları, buğday ve kimyasal nadasta kullanılmaktadır.
Bu çalışmada, kuinklorak herbisitinin Zebra balığı üzerinde muamelesi ile solungaç dokularında, Rastgele Çoğaltılmış Polimorfik DNA (RAPD) yöntemiyle DNA hasarı ve Kantitatif Real Time PCR (qRT-PCR) ile antioksidan, oksidatif stres, gen onarımı, ısı şoku, hücre döngüsü kontrolü, apoptoz yolağı gibi belirli hücre savunma sistemlerinin etki mekanizmasının ortaya çıkarılması ve biberiye bitkisinden elde edilen Rosmarinik Asit'in (RA) kuinklorak herbisitinin toksik etkisine karşı koruyucu etki değerlendirilmesinin yapılması, kuinklorak herbisitinin doku üzerinde genotoksik etkisi ile RA'nın arasındaki ilişkinin ortaya konması amaçlanmıştır. Zebra balıkları, kuinklorak herbisitinin ön çalışma sonrası belirlenen LC50 96 saat değerinin katlar halinde azalan konsantrasyonları ile sırasıyla 177,00 mg/L, 88,50 mg/L, 44,25 mg/L ve 100 μM RA ayrı ayrı ve en yüksek kuinklorak konsantrasyonu ile birlikte 100 μM RA+ 177,00 mg/L 48 saat boyunca muamele edilmiştir.
Sonuçlar değerlendirildiğinde RAPD profillerinde kuinklorak maruziyeti sonrası tespit edilen göstergeler, yüzde genomik kalıp kararlılığında (% GKK) değişim olduğunu göstermiştir. Kuinklorak maruziyeti sonrası en yüksek test konsantrasyonunda antioksidan (Cu-Zn SOD, Mn-SOD, GPX, GST, MT2), insülin benzeri büyüme faktörü (IGF2), ısı şok proteini (HSP70), hücre döngüsü kontrol noktası (P21Kip1 ve P27Kip1), DNA tamir (XPA, XPC ve XRCC3) ve apoptoz yolağı (P53, BAX, Kaspaz 3, Sitokrom C) genleri ifade düzeylerinde artış tespit edilmiştir. RA'nın en yüksek test konsantrasyonu ile birlikte uygulandığı muamele sonrası, kontrol grubuna benzer sonuçlar elde edilmiştir.
Sonuç olarak, kuinklorak maruziyetinin Reaktif Oksijen Türleri (ROT) oluşumunu arttırmış olabileceğinden antioksidan savunma sistemi gen ifadelerinde artışa neden olduğu, DNA hasarını indüklediği, hücre döngüsü ilerlemesini kesintiye uğrattığı, DNA onarım sistemi gen ifadelerini arttırdığı, apoptotik yolağı tetiklediği tespit edilmiştir. RA'nın kullanıldığı test gruplarında, antioksidan etki mekanizmasına bağlı olarak, hücreleri toksik etkiden koruyarak sağkalımı indüklediği tespit edilmiştir.

Abstract:
It is known that herbicides are used the most among pesticides in the world. In our country, the use of herbicides is increasing day by day and with this increase, the negative effects of herbicides on the environment and living organisms increase accordingly. Quinclorac (3,7-dichloro-8-quinolinecarboxylic acid), a quinolone carboxylic acid derivative, is a new, selective auxin group herbicide used in rice, turf, wheat and chemical fallow.
In this study, DNA damage by Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) method and antioxidant, oxidative stress, gene repair, heat shock, cell cycle control by Quantitative Real Time PCR (qRT-PCR) in gill tissues of Zebrafish treated with quinclorac herbicide. It was aimed to reveal the mechanism of action of certain cell defense systems such as apoptosis pathway, to evaluate the protective effect of Rosmarinic acid (RA) obtained from rosemary plant against the toxic effect of quinclorac herbicide, and to reveal the relationship between genotoxic effect of quinclorac herbicide on tissue and RA. Zebrafish were treated with 177.00 mg/L, 88.50 mg/L, 44.25 mg/L and 100 μM RA separately and 100 μM RA+ 177.00 mg/L together with the highest quinclorac concentration for 48 hours with decreasing concentrations of quinclorac herbicide in multiples of the LC50 96 h value determined after the preliminary study.
When the results were evaluated, the indicators detected in RAPD profiles after quinclorac exposure showed a change in percent genomic pattern stability (% GST). The expression levels of antioxidant (Cu-Zn SOD, Mn-SOD, GPX, GST, MT2), insulin-like growth factor (IGF2), heat shock protein (HSP70), cell cycle checkpoint (P21Kip1 and P27Kip1), DNA repair (XPA, XPC and XRCC3) and apoptosis pathway (P53, BAX, Caspase 3, Cytochrome C) genes increased after quinclorac exposure at the highest test concentration. After treatment with the highest test concentration of RA, results similar to the control group were obtained.
As a result, it was determined that quinclorac exposure caused an increase in antioxidant defense system gene expressions, induced DNA damage, interrupted cell cycle progression, increased DNA repair system gene expressions, and triggered apoptotic pathway since it may have increased ROS formation. In the test groups in which RA was used, it was found to induce survival by protecting cells from toxic effects due to its antioxidant mechanism of action.