Farklı habitatlardan toplanan liken türlerinin ultraviyole ışınlara karşı anatomik, morfolojik ve metabolik tepkilerinin araştırılması
Investigation of anatomical, morphological and metabolic responses of lichen species collected from different habitats to ultraviolet rays
Yazar: DAMLA ÇUHA
Danışman: PROF. DR. GÜLŞAH ÇOBANOĞLU
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Likenler mantar ve alg birlikteliğiyle oluşan, uzun ömürlü, yavaş büyüyen, çevresel stresleri tolere edebilen, poikilohidrik organizmalardır. Tallus yapısında olan likenlerde bitkilerdeki kütikula gibi koruyucu doku bulunmadığından havadaki çeşitli kirleticileri içinde biriktirirler ve bu nedenle hava kirliliği biyoindikatörü olan organizmalardır. Doğada biyotik ve abiyotik birçok çevresel strese maruz kalırlar, ancak likenlerin simbiyotik yaşam neticesinde sentezlediği sekonder metabolitler onların çeşitli streslere karşı korumasını sağlar. Ultraviyole ışınlara (UV), sıcaklığa, başka canlıların etkilerine, kuraklığa ve antropolojik etkilere karşı mücadele etmek için çeşitli mekanizmalar gerçekleştirirler. Soğuk havalarda likenler fotosentezini durdurarak solunum yaparken hayatta kalmayı sürdürebilirler. Likenlere özgü olan 1050 adet yapısı bilinen sekonder metabolit olup mantar partneri tarafından üretilirler. Likenlere savunma sağlayan sekonder metabolitlerden günümüzde tıp ve kozmetik gibi alanlarda ekonomik olarak faydalanılmaktadır. Ozon tabakasının incelmesiyle ultraviyole ışınların olumsuzetkisi artmıştır. Organizmalara zararları olan ultraviyole ışınlara karşı likenler ışıma yeteneğiyle fazla ışığı yansıtabilirler. Ayrıca koruyucu pigment görevi gören sekonder metabolitler üreterek bir çeşit koruma mekanizması geliştirmişlerdir. 
Bu bilgiler ışığında farklı habitatlardan topladığımız likenlerin UV ışınlara maruz kaldığında verdiği tepkilerin incelemesi amaçlanmıştır. Örneklenen istasyonlardaki hava kalitesi, UV indeksi, habitatların güneş ışığı alma durumları belirlenmiştir. Bunun için 6 liken türüne ait örnekler, Xanthoria parietina (L) Th.Fr., Cladonia pyxidata (L). Hoffm., Physcia adscendens H.Olivier, Flavoparmelia caperata (L). Hale, Parmelia sulcata Taylor ve Evernia prunasti (L). Ach. İstanbul'un Beykoz, Adalar, Şile, Üsküdar ve Sarıyer ilçelerindeki 26 istasyondan toplanmıştır. Orman, şehir içi, plaja yakın bölgeler, yol kenarı, yürüyüş alanı gibi farklı habitatlardan toplanan likenler teşhis edildikten sonra, ışık mikroskobunda anatomik ve morfolojik incelemeler yapılmıştır. Liken örneklerinin UV ışıma tepkisini gözlemlemek için floresan mikroskobu kullanılmıştır. Örneklerde hangi metabolitin ışımaya sebep olduğu ve sekonder metabolitlerindeki farklılıklar HPTLC analiziyle tespit edilmiştir.
Çalışmada elde edilen veriler literatürle de karşılaştırılmıştır. Xanthoria parietina'da UV koruyucu bileşik olan parietin pigmenti örneklerimizde saptanmış ve ışımaya sebep olduğu görülmüştür. Physcia adscendens'te tespit edilen atranorin maddesi ışımaya sebep olmuştur. Flavoparmelia caperata'da kaperatic, protosetrarik ve konprotosetrarik asit; Parmelia sulcata'da atranorin, salazinik ve konsalazinik asit bulunmuştur. Bu metabolitler literatürde de bahsedilen UV koruyucu metabolitlerdendir. Evernia prunastri'de usnik asit ve evernik asit bulunmuştur. Evernik asitin UV koruyucu görevi bilinmemektedir. Ancak usnik asit sayesinde UV stresine karşı koruma olabileceği düşünülmektedir. Cladonia pyxidata'da ise 1. İstasyondan toplanan örneklerde atranorin ve fumarprotocetraric asit görünürken 2.istasyondan toplananlarda sadece fumarprotocetraric vardır. 1. istasyon bol güneş alan bir alan olduğundan Cladonia pyxidata UV'ye karşı koruyucu metabolit olan atranorini üretmiş olabilir. Çalışmada incelenen liken örneklerinde bulunan UV koruyucu bileşiklerin güneşli ortamlarda daha yoğun sentezlendiği sonucuna ulaşılabilir. Bu sonuçlarla birlikte likenlerin UV ışınlara karşı verdiği tepkiler kimyasal olarak görülmektedir. UV koruyucu liken sekonder metabolitlerinin ve pigmentlerin miktarlarının tespit edilmesi ile daha ileri çalışmalar yürütülebilmesi mümkündür.

Abstract:
Lichens are long-lived, slow-growing, poikilohydric organisms that are formed by the association of fungi and algae and can tolerate environmental stresses. Since lichens, which have a thallus structure, do not have a protective tissue like the cuticle in plants, they accumulate various pollutants in the air and therefore they are organisms that are air pollution bioindicators. In nature, they are exposed to many biotic and abiotic environmental stresses, but the secondary metabolites synthesized by lichens as a result of symbiotic life protect them against various stresses. They carry out various mechanisms to combat ultraviolet rays (UV), temperature, the effects of other living things, drought and anthropological effects. In cold weather, lichens can stop photosynthesis and continue to survive while respiring. There are 1050 secondary metabolites with known structures that are unique to lichens and are produced by the fungal partner. Secondary metabolites that provide defense to lichens are now economically utilized in fields such as medicine and cosmetics. With the thinning of the ozone layer, the negative effects of ultraviolet rays have increased. Lichens can reflect excess light with their radiant ability against ultraviolet rays, which are harmful to organisms. They have also developed a kind of protection mechanism by producing secondary metabolites that act as protective pigments.

In line with this information, it was aimed to examine the reactions of lichens we collected from different habitats when exposed to UV rays. Air quality, UV index, and sunlight exposure of the habitats at the sampled stations were determined. For this purpose, examples of 6 lichen species are Xanthoria parietina (L) Th.Fr., Cladonia pyxidata (L). Hoffm., Physcia adscendens H.Olivier, Flavoparmelia caperata (L). Hale, Parmelia sulcata Taylor and Evernia prunasti (L). Ach. It was collected from 26 stations in Beykoz, Adalar, Şile, Üsküdar and Sarıyer districts of Istanbul. After the lichens collected from different habitats such as forests, urban areas, areas close to the beach, roadsides and walking areas were identified, anatomical and morphological examinations were carried out under the light microscope. Fluorescence microscopy was used to observe the response of lichen samples to UV irradiation. Which metabolite caused the luminescence in the samples and the differences in their secondary metabolites were determined by HPTLC analysis.

The data obtained in the study were also compared with the literature. Parietin pigment, a UV protective compound in Xanthoria parietina, was detected in our samples and was observed to cause luminescence. The substance atranorin detected in Physcia adscendens caused radiation. Caperatic, protocetraric and conprotocetraric acid in Flavoparmelia caperata; Atranorin, salazinic and consalazinic acids have been found in Parmelia sulcata. These metabolites are among the UV protective metabolites also mentioned in the literature. Usnic acid and evernic acid have been found in Evernia prunastri. The UV protective function of evernic acid is unknown. However, it is thought that it may provide protection against UV stress thanks to usnic acid. In Cladonia pyxidata, while atranorin and fumarprotocetraric acid are seen in the samples collected from the 1st station, only fumarprotocetraric is present in the samples collected from the 2nd station. Since station 1 is an area with plenty of sunlight, Cladonia pyxidata may have produced atranorin, a UV-protective metabolite. It can be concluded that the UV protective compounds found in the lichen samples examined in the study are synthesized more intensively in sunny environments. With these results, the reactions of lichens to UV rays can be seen chemically. It is possible to conduct further studies by determining the amounts of UV protective lichen secondary metabolites and pigments.