Ağır metallerle kirletilmiş topraklarda yetişen bazı tıbbi bitkilerde mikoriza uygulamalarının ekofizyolojik etkileri
Ecophysiological effects of mycorrhizal applications on some medicinal plants grown in heavy metal contaminated soils
Yazar: SEDA KARADAĞ KILINÇ
Danışman: PROF. DR. GÜLRİZ BAYÇU KAHYAOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Arbüsküler mikoriza fungus = Arbuscular mycorrhiza fungi ; Ağır metal kirliliği = Heavy metal pollution ; Ağır metaller = Heavy metals ; Fitoremediasyon = Phytoremediation ; Mikoriza = Mycorrhiza ; Tıbbi bitkiler = Plants-medicinal

Özet:
Bu araştırmada, Linum usitatissimum ve Salvia fruticosa bitkilerinin mineral beslenmesi, gelişimi ve stres cevapları üzerinde durulmuştur.
Araştırma, Linum usitatissimum ve Salvia fruticosa bitkilerinde 'rastgele parseller deneme desenine' göre planlanarak yürütülmüştür. Faktörlerden biri iki farklı mikoriza uygulaması (mikoriza bulunduran ve mikoriza bulundurmayan ve diğeri ise farklı seviyedeki ağır metal uygulamasıdır. Çimlenen tohumlar kasalara aktarılmış, 2 hafta sonra ise fideler saksılara alınmıştır. Yaklaşık 2 aylık olan bitkilerde ağır metal stresi uygulamasına (Cd ve Zn) başlanmıştır. Uygulanacak olan ağır metal çeşitleri ve konsantrasyonları arazi çalışması sırasında toplanan bitkilerdeki sonuçlar ve metallerin toksik konsantrasyonları gözönüne alınarak belirlenmiştir. Kontrol olarak İngestad besi çözeltisinin kullanıldığı deneylerde, Zn ve Cd uygulamaları için İngestad besi çözeltisi ile hazırlanan 60µM Cd (3CdSO4.8 H2O) ve 700 µM Zn (ZnSO4.7H2O) uygulanan grupların bir bölününde Rhizophagus intraradices kullanıldı. 21 gün boyunca devam eden ağır metal uygulaması sonunda bitkiler hasat edilmiştir.
Deney sonuçlarımızda Linum usitatissimum bitkisinin yetiştirildiği toprakta kontrol grubunda Ca elementinin ve Zn grubunda Fe elementinin miktarları azalmıştır. Mikorizanın bu gruplarda bitki köklerini etkili bir şekilde  infekte  ettiği  düşünülmektedir.  Salvia fruticosa bitkisinin yetiştirildiği toprakta mikoriza uygulaması Mg, K, Ca, Fe, Cu, Mn elementlerinin miktarlarında değişime neden olmamaktadır.
Araştırmamızda, her iki bitkide köklerde kolonizasyon yüzdesi ile ilgili sonuçlarda ağır metal stresinin etkisine rastlanmamıştır. Başka bir deyişle AM simbiyozu ağır metal stresinin olumsuz etkisini ortadan kaldırmıştır ya da ağır metal stresi uygulamasından önce köklerde tamamen kolonizasyon meydana gelmiş ve stres kolonizasyonu engelleyememiştir.
Araştırmamızda bitki ICP-OES sonuçlarına göre Linum usitatissimum'un Cd elementini mikoriza uygulaması ile yaklaşık 4 kat fazla köklerinde tuttuğu, başka deyişle bu bitkinin kök akümülatörü olabileceği düşünülmektedir. Salvia fruticosa'da ise mikoriza uygulamalarının kökteki Cd miktarını azalttığı ancak gövde ve yapraktaki miktarı artırdığı görülmektedir. 
Linum usitatissimum 'da Zn ve Cd gruplarında mikoriza uygulamaları ile kök uzunluğu artmıştır. Salvia fruticosa'da kontrol ve Zn gruplarında mikoriza uygulaması kök uzunluğunu artırmıştır. Linum usitatissimum 'da kontrol ve Cd grubunda yaprak kuru ağırlığının, mikoriza içeren bitkilerde mikoriza içermeyen bitkilere göre biraz daha fazla olduğu, Salvia fruticosa'da ise Cd ve Zn grubunda yaprak kuru ağırlığının, mikoriza içeren bitkilerde mikoriza içermeyen bitkilere göre biraz daha fazla olduğu saptanmıştır. Linum usitatissimum'da Zn grubunda ve Salvia fruticosa'da Kontrol ve Cd gruplarında mikoriza uygulamalarının kök kuru ağırlığı azalttığı bulunmuştur.
Linum usitatissimum'da mikoriza uygulanmayan Zn ve Cd gruplarında kontrole göre prolin miktarı artmıştır. Salvia fruticosa'da ise farklı uygulamaların prolin miktarları üzerinde anlamlı farklılık oluşturmadığı görülmüştür. Linum usitatissimum'da total fenolik içeriği kontrol grubunda mikoriza uygulaması ile azalmıştır. Ayrıca yalnızca Zn ve Cd uygulamaları da total fenolik miktarını azaltmıştır. Zn ve Cd gruplarında mikoriza uygulamaları yaprakta total fenolik miktarının artışına sebep olmuştur. Salvia fruticosa'da ise total fenolik içeriği kontrol grubunda mikoriza uygulaması ile gövdede artarken yaprakta azalmıştır. Mikoriza uygulaması, Linum usitatissimum Zn gruplarında total klorofil miktarını artırırken, Salvia fruticosa'da azaltmıştır.

Abstract:
Effects of Rhizophagus intraradices applications were observed on plant nutrition, growth and stress response in Linum usitatissimum and Salvia fruticosa under the heavy metal stress.
The research was carried out on two factors by planning according to the 'randomized design' on Linum usitatissimum and Salvia fruticosa plants. One of the factors is two different mycorrhiza applications (mycorrhizal and non-mycorrhizal and the other heavy metal application at different levels. Germinated seeds were sown into trays, and then they were transfered into plastic pots. When the plants were two months old, Cd and Zn stress treatments were started.
Heavy metal traetment concentrations were determined according to their toxic concentrations. Ingestad nutrient solution was used in the control groups. 60µM Cd (3CdSO4.8H2O) and 700 µM Zn (ZnSO4.7H2O) concentrations were prepared in the Ingestad solution for the metal treatment groups. Plants were watered with these treatment groups and then they were harvested at the end of the 21th day.
In our results, the amount of Ca element of control group and Fe element of Zn group decreased in the soil where Linum usitatissimum plant was grown. Mycorrhiza effectively infected plant roots Mycorrhiza application in the soil where Salvia fruticosa plant is grown does not cause any change in the amounts of Mg, K, Ca, Fe, Cu, Mn elements.
Metal stress were not affected the results of the percentage of colonization in the roots of both plants. In other words, AM symbiosis eliminated the negative effect of heavy metal stress or completely colonization occurred in the roots before heavy metal stress application and stress could not prevent colonization.
Due to our plant ICP-OES results it is thought that Linum usitatissimum retains the Cd element in its roots approximately 4 times more with mycorrhiza application, in other words, this plant may be a root accumulator. In Salvia fruticosa, it is seen that mycorrhizal applications reduce the amount of Cd in the root, but increase the amount in the stem and leaves. While mycorrhiza application alone decreased root and stem length in Linum usitatissimum, root length increased with mycorrhiza applications in Zn and Cd groups. In Salvia fruticosa, mycorrhiza application increased root and stem length in control and Zn groups. It was determined that the dry weight of leaves in Linum usitatissimum (in control and Cd groups) was slightly higher in plants with mycorrhiza than in plants without mycorrhiza, the dry weight of leaves in Salvia fruticosa (in Zn and Cd groups) was slightly higher in plants with mycorrhiza than in plants without mycorrhiza. Mycorrhiza applications decreased root dry weight in Linum usitatissimum ( in Zn group) and Salvia fruticosa (in control and Cd groups).
In Linum usitatissimum, the amount of proline was increased in the Zn and Cd groups (Non-mycorrhiza applications) compared to the control. In Salvia fruticosa, on the other hand, it was observed that different applications did not make a significant difference on the amount of proline. Total phenolic content of Linum usitatissimum decreased with mycorrhiza application in the control group. In Zn and Cd groups, mycorrhiza applications caused an increase in the total phenolic content in the leaves. In Salvia fruticosa, the total phenolic content of the control group increased in the stem with mycorrhiza application and decreased in the leaf. Zn and Cd applications also decreased the total phenolic content in the leaf. Mycorrhiza application increased the total chlorophyll content of the Zn treated Linum usitatissimum, however it caused a decrease in Salvia fruticosa.