İndüklenmiş toksisiteye karşı Zingber officinale ekstraktının koruyucu rolünün belirlenmesi
Determination of the protective role of Zingber officinale extract against induced toxicity
Yazar: DAMLA HİMTAŞ
Danışman: PROF. DR. EMİNE YALÇIN
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Mikroçekirdek = Micronucleus ; Mitotik indeks = Mitotic index ; Oksidatif hasar = Oxidative damage ; Permetrin = Permethrin ; Toksisite = Toxicity ; Zingiber officinale = Zingiber officinale

Özet:
Verim ve ürün kalitesi üzerine olumlu etkileri yanında pestisitler hedef dışı canlılar üzerinde toksik etki sergileyebilmektedir. Bu çalışmada Allium cepa'da permetrin insektisiti tarafından indüklenen toksik etkiler ve bu toksik etkilere karşı Zingiber officinale ekstraktının (Zoex) koruyucu rolü araştırılmıştır. Bu kapsamda 6 farklı grup oluşturulmuştur. Kontrol grubu çeşme suyu ile, Grup II ve Grup III sırasıyla 10µg/mL Zoex ve 20µg/mL Zoex ile, Grup IV'e ait bulblar 100 µg/L permetrin ile muamele edilmiştir. Zoex'in permetrin toksisitesine karşı koruyucu özelliği doza bağlı olarak araştırılmış ve bu amaçla oluşturulan Grup V ve Grup VI sırasıyla 10µg/mL Zoex+100 µg/L permetrin ve 20µg/mL Zoex+100 µg/L permetrin ile çimlendirilmiştir. 72 saat sürelik çimlenme sonrasında kök ucunda sitogenetik, biyokimyasal ve anatomik değişimler araştırılmıştır. Bulblarda çimlenme oranları, kök uzaması ve ağırlık artışı da incelenerek fizyolojik değerlendirme yapılmıştır. Sonuç olarak permetrin uygulamasının kök ucu hücrelerinde mitotik indeksi azalttığı, mikronukleus ve kromozomal anormalliklerin sıklığını arttırdığı belirlenmiştir. Kök ucu hücrelerinde malondialdehit oranlarının artması, glutatyon, süperoksit dismutaz ve katalaz düzeylerinin azalması permetrinin oksidatif hasara yol açtığına işaret etmektedir. Kontrol grubuna kıyasla permetrin uygulanan grupta kök uzamasında %68,5, ağırlık kazanımında ise %81,8 azalma tespit edilmiştir. Tüm bu anormallikler kök anatomisindeki değişimlerle de paralellik sergilemiştir. Permetrin uygulanan kök ucu hücrelerinde epidermis hücre hasarı, yassılaşmış hücre çekirdeği, korteks hücre hasarı, korteks hücre çeperlerinde kalınlaşma ve belirgin olmayan iletim doku gibi anormallikler tespit edilmiştir. Permetrin ile birlikte Zoex uygulamasının saptanan tüm anormalliklerde gerileme ve anatomik hasarların sıklığında azalma, MI oranlarında ise iyileşme sağladığı saptanmıştır. En belirgin iyileşme 20µg/mL Zoex uygulanan Grup VI'da tespit edilmiş ve Zoex'in doza bağlı bir koruma sergilediği de belirlenmiştir. Ayrıca moleküler doking çalışmaları ile permetrinin toksisite mekanizması da aydınlatılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen verilerden permetrinin hedef dışı bir canlı olan A.cepa üzerinde toksik etkilere neden olduğu, Zoex'in ise bu etkileri azaltarak koruyucu bir rol üstlendiği belirlenmiştir.

Abstract:
Pesticides can have toxic effects on non-target organisms in addition to its positive effects on yield and product quality. In this study, the toxic effects induced by permethrin insecticide on Allium cepa and the protective role of Zingiber officinale extract (Zoex) against these toxic effects were investigated. In this context, 6 different groups were formed. While the control group was treated with tap water, Group II and Group III were treated with 10µg/mL Zoex and 20µg/mL Zoex, respectively, Group IV was treated with 100µg/L mg permethrin. The protective feature of Zoex against permethrin toxicity was investigated depending on the dose, and Group V and Group VI formed for this purpose were germinated with 10µg/mL Zoex+100µg/L permethrin and 20µg/mL Zoex+100µg/L permethrin, respectively. After 72 hours of germination, cytogenetic, biochemical and anatomical changes in meristematic cells of A. cepa were investigated. Physiological evaluation was made by examining the germination rates, root elongation and weight gain in bulbs. As a result, it was determined that permethrin application decreased the mitotic index in root tip cells and increased the frequency of micronucleus and chromosomal abnormalities. Increase in malondialdehyde levels, decrease in glutathione, superoxide dismutase and catalase levels in root tip cells indicate that permethrin causes oxidative damage. Compared to the control group, a decrease of 68,5% in root elongation and 81,8% in weight gain were detected in the permethrin applied group. All these abnormalities followed a parallel course with the changes in root anatomy. Abnormalities such as epidermis cell damage, flattened cell nucleus, cortex cell damage, thickening of the cortex cell walls and indistinct vascular tissue were detected in permethrin-treated root tip cells. It was determined that the application of Zoex together with permethrin provided regression in all detected abnormalities, a decrease in the frequency of anatomical damage, and an improvement in MI rates. The most significant improvement was found in Group VI treated with 20µg/mL Zoex, and Zoex was also found to exhibit dose-dependent protection. And also toxicity mechanism of permethrin was elucidated with molecular docking studies. From the data obtained as a result of the study, it was determined that permethrin causes toxic effects on A. cepa, which is a non-target organism, while Zoex plays a protective role by reducing these effects.