Metal stresindeki  Populus tremula L.  (Titrek Kavak) X Populus alba L. (Akkavak) 717-1b4 de ekofizyolojik araştırmalar
Ecophysiological investigations  in metal stressed Populus tremula L. (Tremelous Poplar)X Populus alba L. (White poplar) 717-1b4
Yazar: TUĞÇE AĞBA
Danışman: DOÇ. DR. GÜLRİZ BAYÇU KAHYAOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany

Özet:
Orman ekosistemi, ekonomik ve ekolojik açıdan özel bir önem taşımaktadır. Ancak bu ekosistemin çok yıllık ağaçlarının ve odunsu bitkilerinin stres fizyolojileri tam olarak anlaşılamadığından yeni araştırmalar gereklidir. Kadmiyum (Cd), insanlar, hayvanlar ve bitkiler için toksik, yaygın olarak bulunan, biyolojik yarı-ömrü uzun ve kirletici bir ağır metaldir. Bu metal, ağırlıklı olarak endüstriyel prosesler, fosfatlı gübreler ve atmosferik presipitasyonlar sonucunda tarımsal topraklara girebilir ve ardından besin zincirine transfer olabilir. Kavak ağaçlarının, ağır metalleri önemli miktarlarda absorplayarak topraküstü organlarında biriktirebilme yeteneği,  substrattaki kirleticilerin uzaklaştırılmasında kullanımlarını sağlamaktadır. Ancak, kavak  ağacının organları ve odunsu dokuları arasındaki metal dağılım profilini açıklayan     herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. 
Bu amaçla, Cd?un Populus tremula x Populus alba (genotip INRA 717-1B4)' daki kümülatif etkilerini anlayabilmek için ardışık iki Cd konsantrasyonu (3.2 mmol ve 16 mmoles Cd) uygulanmıştır. Uygulama süresince, toplam yaprak alanı ve çeliklerin çapı (radyal büyüme) ölçülmüştür. Net fotosentez hızı ve yaprak stoma iletkenliğinin su buharına dönüşümü tamamen gelişmiş yaprak üzerinde saptanmıştır. Farklı zamanlarda yürütülen iki stres uygulamasının sonucunda, genç ağaçların farklı organlarındaki (kök, yaprak ve odun dokuları) iyon dağılımı ICP-OES ile belirlenmiştir. Bu çalışma, ağır metal stresinin ağaç metabolizması üzerindeki etkisini daha iyi açıklayabilmek üzere, 'Odunsu Bitkiler ve Tarla Bitkilerinin Biyolojisi' (LBLGC) Orleans Üniversitesi, Fransa Laboratuarları ile İstanbul Üniversitesi Biyoloji Bölümü Botanik Laboratuarlarında yürütülmüştür.
Yapılan analiz sonuçlarına göre her iki periyotta da bitki su içerikleri ve yaprak sayılarında herhangi bir değişim görülmedi. İkinci periyotta kuru ağırlıklarda indirgenme, bodurluk, klorozis, nekrozis, stoma iletkenliğinde bozulma, fotosentez ve radyal büyümede azalma belirlenirken, ilk periyotta değişmedi. Bitki uzunlukları ve yaprak alanları ise her iki periyotta da değişiklik göstermiştir. İyon dağılımlarına göre ise her iki uygulamada da Cd en fazla kökte birikim göstermiştir. Bu sonuçlara göre Populus?un fitoremediasyon ve özellikle de fitostabilizasyon için potansiyel bir bitki olabileceğini düşünmekteyiz.

Abstract:
The forest ecosystem is of particular importance from an economic and ecological perspective. However, the stress physiology of trees, perennial and woody plants, is far from being fully understood. Cadmium is a heavy metal toxic for humans, animals and plants. It is a widespread trace pollutant with a long biological half-life. Cadmium (Cd) heavy metal enters agricultural soils mainly from industrial processes, phosphate fertilizers and atmospheric deposition, and  then it could be transferred to the food chain. The ability of populus to absorb and accumulate significant quantities of heavy metals in aerial parts offers the possibility to use them for removing pollutants from their substrate. However, scarcely any studies have attempted to describe the profile of metal distribution among the tree organs and the wood tissues.
For that purpose, Populus tremula x Populus alba (genotype INRA 717-1B4) was exposed to two consecutives Cd concentrations (3.2 mmoles and 16mmoles Cd ) in order to better understand the cumulative effects Cd. During the treatment, the total leaf area and the diameter of the cuttings (radial growth) were measured. The net photosynthetic rate and the leaf stomatal conductance to water vapour were also measured on the last fully expanded leaf. At the end of the two stress time courses, we have determined the ion distribution in the different organs (roots, leaves and wood tissues) of young trees by ICP-OES. 
This study is integrated in the program developed by the Laboratoire de Biologie des Ligneux et des Grandes Cultures (LBLGC) (Orleans University, France) and the Department of Biology, Botany Divison Laboratories of Istanbul University to better understand the effect of heavy metal stresses on tree metabolism.
 According to the results of our analysis, plant water contents and leaf numbers have not shown any change in both Cd application period. In the second application period, we have determined decreases in dry weights and stomatal conductance, stunted growth, chlorosis, necrosis, inhibition in photosynthesis and radial growth. No change was observed in the first period. In both periods,  plant lengths and the area of leaves ranged differently. For the distribution of ions in each period, Cd accumulation showed higher accumulation in roots. According to these results, we think that Populus might be good candidate for phytoremediation, especially for phytostabilization.