Metal stresindeki bazı tıbbi bitkilerin fitoremediasyon potansiyelleri ve biyokütle kullanımları
Phytoremediation potential of some medicinal plants under metal stress and their biomass utilization
Yazar: TUĞÇE AĞBA SEVENCAN
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 ; Melissa officinalis = Melissa officinalis ; Çörekotu = Nigella

Özet:
Ağır metal kirlenmesi çağın en önemli çevre sorunlarından birisi haline gelmiştir. Farklı kaynaklardan havaya, toprağa, suya yayılım gösteren bu metaller; limit değerlerin üzerinde toksik etki göstererek doğayı ve dolayısıyla Canlıları etkileyebilmektedirler. Tıbbi bitki kullanımlarının son yıllarda artmasıyla beraber her yönüyle çalışmalar hızlanmaktadır. Tedavi amacıyla uzun yıllardır kullanılan bu bitkiler yaşam ortamlarındaki kirlenmelerden etkilenip bünyelerinde bu kirlenmeyi tutabilir ya da farklı metabolik olaylarına dahil edebilirler. Tıbbi bitkilerin tedaviye yönelik kullanılan kısımlarının (drog) fitoremediasyon potansiyelleri konusundaki kaynak kısıtlığı sebebiyle böyle bir araştırmaya ihtiyaç duyulmuştur. Çalışma kapsamında Marmara Bölgesinde doğal yayılım gösteren Nigella damascena (Şam çörekotu) ve Melissa officinalis (Melisa) tıbbi bitki türleri seçilmiş ve doğadan toplanan ölçümlerle element içeriği belirlenmiştir. Üretim faaliyetlerinde kullanılan kirleticilerin etkilerini azaltmak ve bitki savunma mekanizmasını geliştirmek Rhizophagus intraradices (fungus+bitki simbiyotik birliktelik) mikoriza türü çalışmaya eklenmiştir. Deney grubu mikorizalı ve mikorizasız iki set şeklinde kurulmuş ve her set kendi içerisinde kontrol, Zn ve Cd olmak üzere üç gruba ayrılmıştır. Tohum çimlenmesi sonrasında mikoriza uygulaması yapılmış ve enfeksiyon süresi sonunda arazi ölçüm sonuçlarına göre belirlenen 60µM CdSO4ve 700 µM ZnSO4 7H2O konsantrasyonları deney saksılarına uygulanmıştır. Deney süresince morfolojik ölçümler ve hasat sonrasında ekofizyolojik ölçümler ile element analizleri (ICP-OES) yapılmıştır. Mikorizalı ve mikorizasız gruplarda Cd metalinin toksik etkisi Zn metaline göre daha yüksek bulunmuş ve iki bitki türünde de kök bölgesinde mikoriza kolonizasyonu oluşmuş fakat metabolik etkileri anlamlı olarak gözlenememiştir. Mikorizanın bitki savunma mekanizmasını etkileyerek bazı element alımlarını engellediği ve Zn uygulaması ile etkisinin bir miktar arttığı gözlemlenmiştir. Ağır metallerin mikoriza etkisi ile kök ve gövde bölgelerinde yoğunlaştığı ortaya konmuştur.

Abstract:
Heavy metal pollution has become one of the most important environmental problems of the age. These metals, which spread from different sources to the air, soil and water; They can affect nature and therefore living things by showing toxic effects above the limit values.With the increase in the use of medicinal plants in recent years, studies in all aspects are accelerating. These plants, which have been used for therapeutic purposes for many years, can be affected by the pollution in their living environment and keep this pollution in their body or include them in different metabolic events.Such a study was needed due to resource constraints on the phytoremediation potential of medicinal plants (drugs) used for treatment.Within the scope of the study, Nigella damascena (Damascus black cumin) and Melissa officinalis (Melissa) medicinal plant species, which spread naturally in the Marmara Region, were selected and their elemental content was determined by measurements collected from nature.To reduce the effects of pollutants used in production activities and to improve plant defense mechanism, Rhizophagus intraradices (fungus + plant symbiotic association) mycorrhiza species was added to the study.The experimental group was established as two sets with and without mycorrhiza, and each set was divided into three groups as control, Zn and Cd. After the seed germination, mycorrhiza appliCation was made and at the end of the infection period, 60µM CdSO4 and 700 µM ZnSO4 7H2O concentrations determined according to the field measurement results were applied to the experimental pots.During the experiment, morphologiCal measurements and post-harvest ecophysiological measurements and elemental analyzes (ICP-OES) were performed. The toxic effect of Cd metal was found to be higher than Zn metal in mycorrhizal and non-mycorrhizal groups, and mycorrhizal colonization occurred in the root zone in both plant species, but its metabolic effects were not observed significantly.It has been observed that mycorrhiza inhibits some element uptake by affecting the plant defense mechanism, and its effect increases slightly with Zn application. It has been revealed that heavy metals are concentrated in the root and stem regions with the effect of mycorrhizae