Bakır oksit (CuO) ve çinko oksit (ZnO) nanopartiküllerin mısır (Zea mays L.) bitkisinde büyüme, gelişme ve bazı genlerin ekspresyonu üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of copper oxide (CuO) and zinc oxide (ZnO) nanoparticles on growth, development and expression of some genes in maize (Zea mays L.)
Yazar: DİLRUBA TABAY
Danışman: PROF. DR. ÖZKAN AKSAKAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, CuO ve ZnO NP'lerin mısır fidelerinde büyüme, çeşitli fizyolojik ve biyokimyasal parametreler ve antioksidan sistemle ilişkili genlerin transkripsiyonel seviyedeki değişimi üzerine etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. 
Yöntem: Hidroponik ortamda yetiştirilen mısır fidelerine 3 farklı konsantrasyonda CuO (250, 500, 1000 mg/L) ve ZnO (100, 200, 400 mg/L) NP uygulanmış ve kök-gövde uzunluğu, malondialdehit (MDA) miktarı, hidrojen peroksit (H2O2) ve süperoksit anyonu (O2.-) seviyesi, süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), peroksidaz (POD), glutatyon redüktaz (GR) aktivitesi, glutatyon (GSH) miktarı ve sod, cat, pod, gr, gst, gpx gibi antioksidan sistemle ilişkili genlerin ekspresyonlarında meydana gelen değişimler incelenmiştir. 
Bulgular: Mısır fidelerine uygulanan CuO ve ZnO NP'lerin kök-gövde uzunluğunu, klorofil a ve b miktarını azalttığı, MDA miktarını, H2O2 ve O2.- seviyesini artırdığı belirlenmiştir. Hem CuO hem de ZnO NP uygulamalarının fide kök ve yapraklarındaki SOD enzim aktivitesini düşürdüğü tespit edilmiştir. Mısır fidelerinin kök ve gövdelerindeki CAT enzim aktivitesinin CuO NP uygulaması ile azaldığı, ZnO NP uygulaması ile arttığı gözlenmiştir. POD enzim aktivitesinin fidelere uygulanan CuO NP ile arttığı, ZnO NP ile azaldığı kaydedilmiştir. CuO ve ZnO NP'lerin hem kök hem de yapraklarda GR aktivitesi ve GSH miktarını artırdığı saptanmıştır. Yine CuO ve ZnO NP uygulamalarının mısır kök ve yapraklarında Cu ve Zn miktarını doz artışına bağlı olarak artırdığı belirlenmiştir. Ayrıca, CuO ve ZnO NP'lerin mısır kök ve yapraklarında sod, cat, pod, gr, gst, gpx gibi antioksidan sistemle ilişkili genlerin ekspresyonunu artırıp ya da azalttığı gözlenmiştir. 
Sonuç: Sonuç olarak mısır fidelerine uygulanan CuO ve ZnO NP'lerin fidelerde toksik etkiye yol açtığı ve fidelerin antioksidan sistemini harekete geçirdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to evaluate the effects of CuO and ZnO NPs on growth, various physiological and biochemical parameters and the transcriptional changes of genes related to the antioxidant system in maize seedlings. 
Method: Three different concentrations of CuO (250, 500, 1000 mg/L) and ZnO (100, 200, 400 mg/L) NP were applied to maize seedlings grown in hydroponic medium and root-stem length, malondialdehyde (MDA) content, hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide anion (O2.-) level, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), Peroxidase (POD), Glutathione reductase (GR) activity, glutathione (GSH) content and changes in the expression level of genes related to antioxidant system (i.e. sod, cat, pod, gr, gst, gpx) were determined.
Findings: It was determined that CuO and ZnO NPs applied to maize seedlings decreased root-leaf length, chlorophyll a and b amount, increased MDA content, H2O2 and O2.-. It was find out that both CuO and ZnO NP applications decreased SOD enzyme activity in seedling roots and leaves. It was observed that the CAT enzyme activity in the roots and leaves of maize seedlings decreased with the application of CuO NP and increased with the application of ZnO NP. It was noted that POD enzyme activity increased with CuO NP applied to seedlings and decreased with ZnO NP. It was determined that CuO and ZnO NPs increased GR activity and GSH content in both roots and leaves. It was also recorded that CuO and ZnO NP applications increased the amount of Cu and Zn in maize roots and leaves depending on the dose increase. In addition, it was observed that CuO and ZnO NPs increased or decreased the expression of antioxidant system related genes such as sod, cat, gr, gst, gpx and pod in maize roots and leaves. 
Results: As a result, it was suggested that CuO and ZnO NPs applied to maize seedlings cause toxic effects on seedlings and activate the antioxidant system of seedlings.