Allium cepa test materyalinde metil metansülfonat toksisitesi: Fizyolojik, sitogenetik, biyokimyasal ve anatomik değerlendirme
Methyl methansulfonate toxicity in Allium cepa test material: Physiological, cytogenetic, biochemical and anatomical assessment
Yazar: ÖMER CAN PEHLİVAN
Danışman: PROF. DR. KÜLTİĞİN ÇAVUŞOĞLU ; DOÇ. DR. ALİ ACAR
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genetik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics

Özet:
Bu çalışmada, alkilleyici ajan metil metansülfonatın (MMS) Allium cepa L. test materyalinde sebep olduğu toksisite araştırılmıştır. Toksisite fizyolojik (çimlenme, kök uzaması ve ağırlık kazanımı), sitogenetik (mitotik indeks=MI, mikronukleus=MN ve kromozomal anormallikler), biyokimyasal (malondialdehit=MDA, süperoksit dismutaz=SOD ve katalaz=KAT) ve anatomik parametreler (kök ucu meristem hücre hasarları) yardımıyla ele alınmıştır. A. cepa bulbları toplam dört gruba ayrılmıştır (Grup I: kontrol, Grup II: 100 µM MMS, Grup III: 500 µM MMS ve Grup IV: 4000 µM MMS). Kontrol grubu çeşme suyu ve uygulama grupları ise MMS'nin üç farklı dozu ile çimlendirilmiştir. Çimlendirme işlemi 72 saat süresince oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Süre sonunda kök uçları toplanmış, rutin preparasyon işlemleri uygulanarak, mikroskobik gözlemler ve spektrofotometrik ölçümler için hazır hale getirilmiştir. Sonuçta en fazla çimlenme, kök uzaması, ağırlık kazanımı ve MI  Grup I'de (kontrol) ölçülmüştür. Ayrıca en düşük MN sıklığı, kromozomal hasar sayıları, MDA düzeyi, SOD ve KAT enzim aktiviteleri de bu grupta ölçülmüştür. MMS uygulaması incelenen tüm fizyolojik parametrelerde azalmaya, sitogenetik (MI hariç) ve biyokimyasal parametrelerde ise artışa neden olmuştur. Bu artış ve azalışların doğrudan MMS dozu ile ilişkili olduğu ve istatistiksel olarak anlamlı (p<0,05) olduğu belirlenmiştir. MMS uygulaması 500 µM dozuna kadar SOD ve KAT enzim düzeylerinde artışa, 4000 µM dozunda ise azalmaya sebep olmuştur. MMS uygulaması kök meristem hücrelerinde yapışkan kromozom, vagrant kromozom, fragment, kromatinin eşit olmayan dağılımı, köprü, vokuollü nukleus, ters kutuplaşma ve düzensiz mitoz gibi anormallikleri teşvik etmiştir. Ayrıca MMS kök anatomisinde epidermis hücre hasarı, yassılaşmış hücre çekirdeği, korteks hücre hasarı ve korteks hücre çeperinde kalınlaşma şeklinde değişimlere neden olmuştur. Sonuç olarak, MMS'nin bitki hücrelerinde oldukça güçlü bir şekilde fizyolojik, sitogenetik, biyokimyasal ve anatomik toksisiteyi teşvik ettiği, A. cepa test materyalinin de bu toksisitenin belirlenmesinde kullanışlı bir biyo-indikatör organizma ve seçilen parametrelerin ise uygun indikatörler olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the toxicity induced by the alkylating agent methyl methanesulfonate (MMS) in Allium cepa L. test material was investigated. Toxicity was handled with the help of physiological (germination, root elongation and weight gain), cytogenetic (mitotic index=MI, micronucleus=MN and chromosomal abnormalities), biochemical (malondialdehyde=MDA, superoxide dismutase=SOD and catalase=CAT) and anatomical (root tip meristem cell damage) parameters. A. cepa bulbs were divided into four groups in total (Group I: control, Group II: 100 µM MMS, Group III: 500 µM MMS, and Group IV: 4000 µM MMS). The control group was germinated with tap water and the application groups were germinated with three different doses of MMS. Germination was carried out at room temperature for 72 hours. At the end of the period, the root tips were collected and made ready for microscopic observations and spectrophotometric measurements by applying routine preparation procedures. As a result, the most germination, root elongation, weight gain and MI were measured in Group I (control). In addition, the lowest MN frequency, chromosomal abnormality numbers, MDA level, SOD and CAT enzyme activities were also measured in this group. MMS application caused a decrease in all physiological parameters examined, and an increase in cytogenetic (except MI) and biochemical parameters. It was determined that these increases and decreases were directly related to the MMS dose and were statistically significant (p<0,05). MMS application caused an increase in SOD and CAT enzyme levels up to 500 µM dose, and a decrease at 4000 µM dose. MMS application promoted abnormalities such as sticky chromosome, vagrant chromosome, fragment, unequal distribution of chromatin, bridge, nucleus with vocuoles, reverse polarization and disordered mitosis in root meristem cells. In addition, MMS caused changes in the root anatomy in the form of epidermis cell damage, flattened cell nucleus, cortex cell damage and thickening of the cortex cell wall. As a result, it has been determined that MMS strongly promotes physiological, cytogenetic, biochemical and anatomical toxicity in plant cells, and A. cepa test material is a useful bio-indicator organism and selected parameters are suitable indicators for determining this toxicity.