Alüminyum ve kadmiyum metallerinin Zea mays L. (mısır) ve 
Lens culinaris Medik. cv. "Kafkas" (mercimek) tohumlarının 
çimlenmesine ve fide aşamasındaki yaprakların bazı anatomik, morfolojik ve fizyolojik özelliklerine etkileri
The effects of aluminum and cadmium metals on Zea mays L. 
(maize) and lens culinaris Medik. cv. "Kafkas" (lentil) seed 
germination and leaves some anatomical,morphological and physiological properties on seedling stage
Yazar: ERDEM YENİ
Danışman: PROF. DR. KUDRET KABAR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Kadmiyum = Cadmium ; Lens culinaris = Lens culinaris ; Mercimek = Lentil ; Mısır = Maize ; Tohum çimlenmesi = Seed germination ; Yaprak gelişimi = Leaf development ; Zea mays =

Özet:
Bu araştırmada alüminyum [Al(NO3)3.9H2O] ve kadmiyum?un [Cd(NO3)2.4H2O]
Zea mays L. (mısır) ve Lens culinaris Medik cv. ?Kafkas? (mercimek) tohumlarının
çimlenmesi ve çimlenme sonrası oluşan fideciklerin 25 ± 1°C sabit sıcaklık ve
devamlı 8.000 lux ışık şiddeti, %60 ± 5 nem koşullarındaki büyüme odasına
transferinden 20 gün sonraki büyüme parametreleri ile yaprak anatomilerine ilişkin
etkileri incelenmiştir.
Alüminyum ve kadmiyum, özellikle kadmiyum her iki türde de konsantrasyon
artışına paralel olarak tohumlarının çimlenmesini hem geciktirmiş hem de
engellemiştir. L. culinaris Medik tohumları metallere karşı Z. mays L.?dan daha
duyarlı bulunmuştur. Z. mays L.?da koleoptil çıkışı radikula çıkışına göre Al ve Cd?a
daha duyarlı iken L. culinaris Medik?de hipokotil ile radikula aynı oranda
etkilenmiştir. Her iki metal de türlerin çimlenme sonrası oluşan fideciklerinde taze
ağırlıkta azalmalara sebebiyet vermiştir.
Fideciklerin büyüme odasına transferinden 20 gün sonra da, metaller Z. mays L.
fidelerinin taze ağırlıklarını kontrole göre artırırken; L. culinaris Medik?de, bilhassa
yüksek konsantrasyonlarda taze ağırlık azalmasına yol açmıştır. Fidelerin kuru
ağırlığı üzerinde Z. mays L.?da metaller kontrole göre önemli bir değişikliğe yol
açmaz iken, L. culinaris Medik?de bilhassa yüksek konsantrasyonlarda azalmaya
sebebiyet vermiştir. Fidelerin % su içeriği Z. mays L.?da Al ve Cd ortamlarında
kontrole göre artış gösterirken, tersine L. culinaris Medik?de azalmıştır. Al ve Cd her
iki türün köklerinde önemli derecede kısalmaya yol açarken, gövde uzamaları Z.
mays L.?da metallerden ciddi şekilde etkilenmez iken, L. culinaris Medik?de
özellikle yüksek konsantrasyonlar engelleyici etki yapmıştır. Genellikle Al ve Cd
seviye artışları her iki türde de yaprak alanında küçülmeye yol açmıştır.
Yaprak anatomisine ilişkin yapılan bazı anatomik incelemelere göre; stoma sayısı,
stoma indeksi, stoma genişliği ve stoma uzunluğu parametreleri metallere karşı her
iki türde de genellikle benzer tepkiler vermiş olup; stoma sayısı ve stoma indeksi
hem alt hem üst yüzeylerde genellikle kontrole göre belirgin biçimde artış
gösterirken stoma genişliği ve uzunluğu ise kontrole göre genellikle azalma
göstermiştir. Epidermis hücre sayısı, epidermis hücre genişliği, epidermis hücre
uzunluğu, yaprak kalınlığı ve iletim demetleri arası mesafe parametreleri ise L.
culinaris Medik ve Z. mays L.?da farklı tepkiler vermiştir. Epidermis hücre sayısı
metal ortamlarında genellikle Z. mays L.?da azalırken L. culinaris Medik?de,
özellikle alt yüzeyde, artış göstermiştir. Z. mays L.?da epidermis hücre genişliği her
iki metal varlığında genellikle kontrole göre belirgin biçimde artarken L. culinaris
Medik?de istatistiksel olarak önemli bir değişiklik göstermemiştir. Z. mays L.
yapraklarında düşük ve orta düzeylerdeki Al varlığında epidermis hücre uzunluğu
artarken, Cd ortamlarında kontrole göre kısalmalar görülmüştür. L. culinaris
Medik?de ise yüksek Al düzeylerinde epidermis hücre uzunluğu kısalma gösterirken,
Cd ortamlarında genellikle istatistiksel olarak kayda değer bir değişiklik
göstermemiştir. Metaller Z. mays L. yapraklarının kalınlığında artmalara, L. culinaris
Medik?de azalmalara neden olmuştur. Çalışılan bitki türleri iletim demetleri arası
mesafede farklı tepkiler vermiş, Z. mays L.?da metal varlığında kontrole göre büyük
ölçüde artış gösterirken, L. culinaris Medik yapraklarında Al ortamında belirgin
biçimde azalmış, Cd varlığında ise kontrolle benzer veya daha düşük değerler
vermiştir.

Anahtar Kelimeler: Alüminyum, kadmiyum, metal stresi, tohum çimlenmesi,
morfoloji, yaprak anatomisi, stoma hareketleri.

Abstract:
In this work, the effects of various concentrations of aluminium [(Al(NO3)3.9H2O]
and cadmium [Cd(NO3)2.4H2O] on the germination of Zea mays L.(maize) and Lens
culinaris Medik cv. Kafkas (lentil) seeds and on the various anatomical
particularities of leaves and some growth parameters of the seedlings grown for 20
days in growth chamber under conditions of 25 ± 1ºC constant temperature,
continuous fluorescent light (8.000 lux) and 60% ± 5 moisture were studied.
Aluminum and cadmium, particularly cadmium, species both delayed and prevented
germination by depending on increases in its concentration on the both species.
L.culinaris Medik seeds were sensitive to the metals than from Z. mays L.. When
radicle output compared with coleoptile output of Z. mays L.; radicle have been more
sensitive to aluminum and cadmium. Radicle and hypocotyl of L. culinaris Medik
are affected by the same rate. Fresh weights of teh seedlings from the germinated
seeds were also found to be decreased by two metals.
At the end of growth period of 20 days after transfer of the seedlings from
germinated seeds to the growth chamber; the metals increased fresh weight of maize
seedlings compared to the control, and decreased fresh weight of L. culinaris Medik
especially in high concentrations. Metals did not change significantly dry weight of
Z. mays L. seedlings compared to the control but led to decrease of dry weight in L.
culinaris Medik particularly in high concentrations. Al and Cd increased % water
content of Z. mays L. seedling compared to the control, contrarily decreased in L.
culinaris Medik. Al and Cd shortened the roots significantly in the both species.
Elongation of shoot of Z. mays L. was not affected seriously by metals but metals led
inhibitory effect on L. culinaris Medik shoots particularly in high concentrations of
metals. Generally Al and Cd levels have led to decrease of leaf area in the both
species.
As some anatomical investigations of leaf anatomy; the numbers of stomata, stomatal
index, stomatal width and stomatal length parameters gave similar responses to the
metals in both species in general. The numbers of stomata and stomatal index, both
lower and upper surfaces, have often increased significantly compared to control.
Stomatal width and length, compared to the control, generally decreased. The
numbers? widths and lengths of the epidermis cells, leaf thickness, distance between
vascular bundles of L. culinaris Medik and Z. mays L. showed different responses to
the metals: epidermis cell count of Z. mays L. usually decreased but this parameter of
L. culinaris Medik, particularly in the lower surface, has increased in the presence of
metals. Epidermis cell width of Z. mays L. compared to the control generally
increased considerably but L. culinaris Medik didn?t change statistically significant.
Epidermis cell length of Z. mays L. leaves increased in the presence of low and
medium levels of aluminium but decreased, compared to the control, in the presence
of cadmium. High levels of aluminium decreased length of epidermis cells but didn?t
change statistically significant in the presence of cadmium on L. culinaris Medik
leaves. While metals have caused an increase in leaf thickness of Z. mays L., they led
a decrease in the ones of L. culinaris Medik leaves. Plant species used has different
response for distance between vascular bundles. This parameter greatly increased
compared to control in Z. mays L. in the presence of the metals but it decreased
markedly in the medium of aluminium and was similar to control or lower values in
the presence of cadmium .

Keywords: Aluminum, cadmium, metal stress, seed germination, morphology, leaf
anatomy, stomatal movement.