Nikelin Ispanakta (Spinacia oleracea) Çimlenme ve Bazý Fide Büyüme Parametreleri Üzerine Etkisi

Transkript

1 Ekoloji 20, 79, (2011) doi: /ekoloji ARAÞTIRMA NOTU Nikelin Ispanakta (Spinacia oleracea) Çimlenme ve Bazý Fide Büyüme Parametreleri Üzerine Etkisi Sermin AKINCI *, Ýrfan Ersin AKINCI Kahramanmaraþ Sütçü Ýmam Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Kahramanmaraþ-TÜRKÝYE *Corresponding author: Özet Bu araþtýrma aþýrý nikelin ýspanakta (Spinacia oleracea) çimlenme ve erken fide döneminde bazý büyüme parametreleri üzerine etkilerini belirlemek amacýyla yürütülmüþtür. Bu amaçla nikelin çimlenme aþamasýnda 0 (kontrol), 25, 50, 100, 200, 400 ve 800 mg L -1 ve erken fide aþamasýnda 0 (kontrol), 2.5, 5, 10, 20, 40 ve 80 mg L -1 konsantrasyonlarý kullanýlmýþtýr. Nikel çimlenme, radikula-hipokotil geliþimi, radikulahipokotil büyüme tolerans indeksi ve su içeriði için çimlenme aþamasýnda 25 mg L -1 ve erken fide aþamasýnda 2.5 mg L -1 dozunda uyarýcý, daha yüksek dozlarda engelleyici etkide bulunmuþtur. Çalýþmada nikel fide aþamasýna göre çimlenme aþamasýnda daha yüksek dozlarda toksik etkide bulunduðu; tohum kabuðunun bariyer görev yapmasýnýn buna neden olduðu tahmin edilmektedir. Anahtar Kelimeler: Hipokotil, nikel (Ni), radikula, su içeriði, tolerans indeksi. Effect of Nickel on Germination and Some Seedling Growth Parameters in Spinach (Spinacia oleracea) Abstract This research was conducted to define the effect of excess nickel on germination and some growth parameters of early seedling period in spinach (Spinacia oleracea). For this aim, concentrations were 0 (control), 25, 50, 100, 200, 400 and 800 mg L -1 Ni in germination stage and 0 (control), 2.5, 5, 10, 20, 40 and 80 mg L -1 Ni in early seedling stage. Nickel was stimulator for germination stage in 25 mg L -1 and early seedling stage in 2.5 mg L -1 ; but it was inhibitor for germination, radicula-hypocotyll growth, growth tolerance index and water content of radicle-hypocotyll in higher concentrations. In study, nickel was toxic for germination stage than the early seedling stage in higher concentrations, because it is estimated that the barrier effects of seed coat can be reason of this event. Keywords: Germination, hypocotyll, nickel (Ni), radicle, tolerance index, water content. Akýncý S (2011) Nikelin Ispanakta (Spinacia oleracea) Çimlenme ve Bazý Fide Büyüme Parametreleri Üzerine Etkisi. Ekoloji 20 (79): GÝRÝÞ Bitkisel üretimin her aþamasýný olumsuz etkileyen, verim ile kaliteyi düþüren önemli faktörlerden birisi olan aðýr metal kirliliði; insanlarýn endüstriyel ve þehirsel atýklarý ile havayý kirletici maddelerin iyi yönetilememesi, trafik yoðunluðu, aþýrý pestisit ve gübre kullanýmýna dayalý entansif tarým uygulamalarý gibi faaliyetleri ile tarým topraklarý, yeraltý ve yerüstü sularýnda artmaktadýr (Çokadar ve ark. 2003, Doðan 2003, Kumbur ve ark. 2008). Bitkilerdeki aðýr metal çalýþmalarý, metallerin bitkiler için yarayýþlýlýðý, mekanizmasý ve özellikle toleransi üzerine yoðunlaþmýþtýr. Bu metallerden birisi de nikeldir. Nikel bitkiler için üreaz ve hidrogenaz enzimlerinin yapýsýnda ve aktivitesinde yer alýr; azot metabolizmasý için gereksinim duyulan temel bir elementtir. Nikel bitkilerde çok düþük miktarlarda yararlý olduðu halde; artan endüstriyel faaliyetler, mineral ve organik gübreler, kimyasal ilaçlar, yerleþim yeri ve endüstri atýklarý ile ekolojik çevrede miktarý birikerek artmakta bunun sonucunda olumsuz etki yapmaktadýr (Brown ve ark. 1987, Molas 1997, Zornoza ve ark. 1999). Nikelin olumsuz etkisi, fotosentez ve solunumu engellemesi; hücre zarý geçirgenliðini azaltmasý; fotosentetik elektron taþýnýmýný engellemesi; hücre de peroksidaz ve üreaz aktivitesini düþürmesi; protein sentezini, klorofil ve azot düzeyini azaltmasý; hücre su dengesini deðiþtirmesi gibi fizyolojik ve biyokimyasal iþlemlerin aksamasýndan kaynaklanmaktadýr (Brown ve ark. 1990, Pandolfini ve ark. 1992, Gajewska ve Sklodowska 2005). Nikelin hücre düzeyindeki olumsuz etkileri kök, sürgün ve yaprakta büyüme-geliþmenin gerilemesine (Mishra ve Kar 1974, Seregin ve Kozhevnikova 2006) ve verimde kayýplara (Molas 1997, Gerendas ve ark. 1999) yol açar. Bu kayýplar deðiþik büyüme Geliþ: / Kabul: No: 79,

2 Ekoloji ve geliþme aþamalarýnda ortaya çýkabilir. Çimlenme ve fide geliþim dönemi bunlardan en önemlileridir. Bitkilerde çimlenme ve fide dönemi, stres faktörlerine karþý tepkinin ve tolerans kabiliyetinin ilk izlenebildiði aþamalardýr. Bu nedenle bitkilerin stresli ortamlarda, çimlenme ve kök-sürgün oluþturma yeteneklerinin ortaya konulabilmesi oldukça önemlidir. Çünkü damarlý bitkilerin içerisinde bulunduðu ileri fitotoksisite çalýþmalarýnda tohum çimlenmesi ve kök uzamasý gibi testler çok kullanýlmakta (Munzuroðlu ve Geçkil 2002); bitkilerde strese tepki ve tolerans düzeylerinin en etkili, en kýsa sürede ve en pratik þekilde karþýlaþtýrýlmasý, aralarýnda geliþme farklýlýðý olan çimlenme ve erken fide dönemlerinde daha baþarýlý olabilmektedir. Strese neden olan faktörü çimlenme aþamasýnda, sadece çimlenme oraný bazýnda incelemek yeterli olmayabileceði için, stresin etkilerinin daha detaylý ve etkili ortaya konulabilmesi amacýyla çimlenme süresi ve çimlenme gücü (Jalink ve Van Der Schoor 2000) gibi farklý belirleyici kriterlerin de ele alýnmasýnda yarar vardýr. Bu çalýþmada artan nikel konsantrasyonlarýnýn çimlenme ve erken fide aþamalarýnda test bitkisi olarak kullanýlan ýspanaktaki çimlenme ve bazý büyüme parametreleri üzerine etkileri belirlenmeye çalýþýlmýþtýr. MATERYAL VE METOT Nikelin çimlenme ve erken fide döneminde bazý büyüme parametreleri üzerine etkilerini belirlemek üzere yürütülen bu denemede, bitkisel materyal olarak ýspanak (Spinacia oleracea L. cv. Matador) kullanýlmýþtýr. Tüm denemelerde ýspanak tohumlarý, öncelikle %5'lik sodyum hipoklorit içerisinde 1 dakika býrakýlarak hastalýklara karþý yüzeysel sterilize edilmiþ; üç kez saf su ile yýkanarak, iki kaðýt havlu arasýnda nemi alýnmýþtýr. Çimlenme denemelerinde saðlam ve benzer büyüklükteki 50 adet tohumdan yararlanýlýrken, bu sayý fide çalýþmalarýnda 25 olmuþtur. Tüm denemeler tesadüf parsellerine göre 3 yinelemeli kurulmuþtur. Çimlenme denemesi Çimlenme çalýþmalarýnda tohumlar; 9 cm çaplý petri kaplarýndaki çift katlý kaðýt havlu içerisine, birbirine temas ettirilmeksizin yerleþtirilmiþtir. Denemede nikel konsantrasyonlarýný, tohumlara 5 ml'lik çözeltiler halinde iki kez uygulanan kontrol (saf su) ile birlikte 25, 50, 100, 200, 400 ve 800 mg L -1 'lik nikel (NiCl 2.6H 2 O, Sigma) içerikli çözeltileri Akýncý ve Akýncý oluþturmuþtur. Nikel bulunan ve bulunmayan çözeltilere konulan tohumlar, 20 C sýcaklýk ve karanlýk koþullara ayarlý bir inkubatörde (Velf 2500, Ýtalya) çimlendirilmiþtir. Denemeler, testadan çýkarak 2 mm boyuna ulaþan radikulalarýn sayýmý esasýyla, 15. günde sonlandýrýlmýþ; alttaki çimlenme performansý ve çimlenme süresi özellikleri ele alýnmýþtýr (Jalink ve Van Der Schoor 2000, Al- Maskri ve ark. 2004, Li ve ark. 2007, Mercedes ve ark. 2007). ÇO= Çimlenme Oraný (%)= (G/T) x 100 ÇÝ= Çimlenme Ýndeksi= (1. günde ÇO/Dt1) + (2. günde ÇO/Dt2) + + (n. günde ÇO/Dtn) OÇS= Ortalama Çimlenme Süresi (gün)= [(1. günde G x 1. gün) + (2. günde G x 2.gün) + + (n. günde G x n.gün)] / Toplam G YÇS: Yarý Çimlenme Süresi= Çimlenen tohumlarýn % 50'sinin çimlenmesi için geçen süre UÇ75-25= Üniform Çimlenme Süresi (gün)= Çimlenen tohumlarýn % 75 ile % 25'inin çimlenmesi için geçen süre arasýndaki zaman UÇ90-10= Üniform Çimlenme Süresi (gün)= Çimlenen tohumlarýn % 90 ile % 10'unun çimlenmesi için geçen süre arasýndaki zaman Eþitliklerde, G: Çimlenen tohum sayýsýný, T: Kullanýlan toplam tohum sayýsýný, Dt: Sayým gününü, n: Son sayým gününü göstermektedir. Fide denemesi Fide çalýþmalarý; her birisi bir tekerrür kabul edilen çimlendirme kaplarýnda (5 x 10 cm) çift katlý kaðýt havlu içerisine, birbirlerine temas ettirilmeksizin yerleþtirilen ýspanak bitkicikleri ile gerçekleþtirilmiþtir. Bu denemelerde, önce belli bir miktarda ýspanak tohumu 4 gün boyunca saf suda býrakýlarak çimlenmeye býrakýlmýþtýr. Bunlardan radikulalarý yaklaþýk 1 cm boyuna ulaþan bitkiciklerden amaca uygun olanlarý seçilerek deneme kurulmuþtur. Çimlendirilerek 1 cm radikulalý aþamaya getirilmiþ bu materyale; çimlenme aþamasýndaki dozlarýn yüksek gelmesi sonucu, nikelin (NiCl 2.6H 2 O, Sigma) 0, 2,5, 5, 10, 20, 40, 80 mg L -1 konsantrasyonlarý uygulanmýþtýr. Denemeler 20 C'ye ayarlý bir inkübatörde (Velf 2500, Ýtalya) yürütülmüþ, 20. günde sonlandýrýl-mýþtýr. Denemelerde; radikula ve hipokotil boyu (5 fidede), radikula ve hipokotil yaþ aðýrlýðý (tüm fidelerde), radikula ve hipokotil kuru aðýrlýðý (36 saat süreyle 60 C'de býrakýlan tüm fidelerde) ile aþaðýdaki formüllerle hesaplanan Büyüme Tolerans Ýndeksi (BTÝ) ve Su Ýçerikleri (SÝ) üzerinde durulmuþtur. 70 No: 79, 2011

3 Nikelin Ispanakta (Spinacia oleracea) Çimlenme ve Bazý... Ekoloji Nikel toleransý, nikel uygulanmýþ fidelerin uygulanmamýþ kontrol bitkilerine kümülatif yüzdesi olan büyüme tolerans indeksi (BTÝ) ile hesaplanmýþtýr. BTÝ, uygulanan stres faktörünün büyüme ve geliþme üzerine birlikte etkilerini görebilme olanaðý vermektedir. Büyüme tolerans indeksi tüm morfolojik paramatrelere ait deðerler ele alýnarak, Rout ve ark. (2000) ve Miteva ve ark. (2005) tarafýndan kullanýlan eþitliklerin kombine edilmesi ile elde edilen aþaðýdaki formül ile hesaplanmýþtýr. burada Pni nikel uygulanan bitkilerin i-inci parametrelerinden elde edilen deðerlerini ve Pci nikel uygulanmayan kontrol bitkilerinin i-inci parametrelerinden elde edilen deðerlerini; n kullanýlan paramatre (kök boyu-cm, kök yaþ aðýrlýðýg, kök kuru aðýrlýðý-g, hipokotil boyu-cm, hipokotil yaþ aðýrlýðý-g, hipokotil kuru aðýrlýðý-g) sayýsýný göstermektedir. Su içeriðinin hesaplanmasýnda ise aþaðýdaki eþitlik kullanýlmþtýr. SÝ= (YA-KA)/KAx100 burada YA ve KA, radikula veya hipokotil yaþ ve kuru aðýrlýklardýr (Kogan ve ark. 2000). Verilerin deðerlendirilmesi Çalýþmada elde edilen verilere F testi ile varyans analizi uygulanmýþ; ortalamalar arasýndaki farklýlýklar Duncan çoklu karþýlaþtýrma testi ile ayrýþtýrýlmýþtýr. BULGULAR Çimlenme Denemesi Bulgularý Nikelin farklý dozlarýnýn ýspanak tohumlarýnýn çimlenme oraný (ÇO), çimlenme indeksi (ÇÝ) ve çimlenme süresi ile ilgili (YÇS, OÇS, UÇ75-25 ve UÇ90-10) özellikler üzerine etkileri Tablo 1 ve Tablo 2'de sunulmuþtur. Tablo 1'deki verilere göre, nikelin ýspanak tohumlarýnda çimlenme oraný ve indeksi üzerine etkisi p<0,001 düzeyinde önemli bulunmuþtur. En yüksek ÇO, 25 mg L -1 dozunda bulunmuþ, kontrole göre çimlenmenin uyarýldýðý görülmüþtür. Nikel artýþý ile ÇO azalmýþ; azalma 50 mg L -1 Ni dozuna kadar düþük, bundan sonra belirginleþmiþtir. En düþük ÇO deðeri 800 mg L -1 dozundan alýnmýþ, diðer dozlar ara sýralarý oluþturmuþtur. ÇÝ deðerleri en yüksek, 25 mg L -1 Ni ve kontrolde bulunmuþtur. ÇÝ dozun 50 mg mg L -1 'ye çýkartýlmasý ile azalmaya baþlamýþ, 800 mg L -1 'de en düþük düzeye gerilemiþtir. Tablo 2'ye göre, YÇS ve OÇS p<0,001 ve üniform çimlenme deðerleri de sýrasýyla p<0,05 ve p<0,01 düzeyinde önemlidir. Ortalama çimlenme süresi, nikelin 25 mg L -1 dozu dýþýnda, tüm dozlarýndan olumsuz etkilenmiþ, etkilenme 800 mg L -1 Ni'de en fazla olmuþtur. YÇS'nin kontrolle ayný gruptaki 25 mg L -1 dozuna kadar etkilenmemiþ; 50 ve 100 mg L -1 Ni dozlarýnda sýrasýyla 5,00 ve 5,33 güne kadar gerilemiþtir. Yüksek dozlarda, YÇS süreleri daha da uzamýþtýr. UÇ75-25 çimlenme üniformluk indeks deðeri en iyi 25 mg L -1 Ni ve kontrolde bulunmuþ, doz arttýkça gerilemiþ ve nihayet 800 mg L -1 Ni'de en düþük olmuþtur. Ispanak tohumlarýnýn UÇ90-10 deðeri, en yüksek 25 mg L -1 dozunda bulunmuþ ve kontrole göre daha kýsa sürede çimlenme gerçekleþmiþtir. En düþük UÇ90-10 deðerleri 400 ve 800 mg L -1 Ni dozlarýndan alýnmýþ, diðer uygulamalar ara sýralarý oluþturmuþtur. Fide Denemesi Bulgularý Radikula ve hipokotil boylarýnýn nikelden etkilenme durumlarý Þekil 1'de verilmiþtir. Þekil 1'e göre; en fazla radikula ve hipokotil boylarýnýn 2,5 mg L -1 dozu ve kontrolde bulunmuþ; bunlarý sýrasýyla 5, 10 ve 20 mg L -1 nikel dozlarý izlemiþtir. En düþük radikula boylarý 40 ve 80 mg L -1 ; hipokotil boyu ise 80 mg L -1 dozlarýndan alýnmýþtýr. Þekil 2'de nikel uygulanmalarýnýn radikula ve hipokotil yaþ aðýrlýðý üzerine etkileri görülebilmektedir. Þekil 2'ye göre radikula yaþ aðýrlýðý kontrolle ayný gruptaki düþük nikel dozlarýndan (2,5 ve 5 mg L -1 Ni) etkilenmemiþtir. En düþük radikula yaþ aðýrlýðý 80 mg L -1 Ni dozundadýr ve, diðer dozlar aradaki sýralara yerleþmiþtir. Nikeldeki artýþýn hipokotil yaþ aðýrlýðý üzerine etkisi, kontrolle aralarýnda istatistiki bir fark bulunamayan 2,5 mg L -1 Ni dýþýnda diðer dozlarda olumsuz bulunmuþtur. Olumsuz etki artan nikel dozlarý ile kademeli olarak artmýþ, en fazla etki sýrasýyla 80 ve 40 mg L -1 Ni uygulamalarýnda ortaya çýkmýþtýr. Nikel uygulamalarýnýn, radikula ve hipokotil kuru aðýlýklarý üzerine etkisine iliþkin veriler Þekil 3'te özetlenmiþtir. Þekil 3'te fidelerdeki radikula kuru aðýrlýðýnýn 5 mg L -1 Ni'de dahil olmak üzere nikelin düþük dozlarýndan etkilenmediði görülmektedir. Ne var ki, 10 mg L -1 ve üzeri dozlarda radikula kuru aðýrlýðýnda azalmalar kaydedilmiþ, en fazla kayýp 80 mg L -1 Ni'de bulunmuþtur. Hipokotil kuru aðýrlýðý da, nikelin 5 mg L -1 dozuna kadar etkilenmemiþtir. En düþük hipokotil No: 79,

4 Ekoloji Akýncý ve Akýncý Tablo 1. Nikelin ýspanak tohumlarýnda çimlenme oraný (ÇO) ve çimlenme indeksi (ÇÝ) üzerine etkisi. Rakamlar, ortalama deðerleri (n= 3) ve ± standart hatayý göstermektedir. Parantez içindeki rakamlar açý dönüþüm deðerleri olup, istatistiki deðerlendirmeler bu verilere göre yapýlmýþtýr. Ayný sütundaki farklý harfler Duncan Çoklu Karþýlaþtýrma Testine göre önemlidir. Tablo 2. Nikelin ýspanak tohumlarýnýn çimlenme süresi (OÇS), yarý çimlenme süresi (YÇS), üniform çimlenme süresi (UÇ75-25) ve üniform çimlenme süresi (UÇ90-10) üzerine etkisi. Þekil 1. Nikelin ýspanak fidelerinin radikula (p<0.001, LSD 0.01 : 2.24, n=3) ve hipokotil boyu (p<0.001, LSD 0.01 : 0.56, n=3) üzerine etkisi. Barlardaki farklý harfler duncan çoklu karþýlaþtýrma testine göre önemlidir. Rakamlar, ortalama deðerleri (n= 3) ve ± standart hatayý göstermektedir. Ayný sütundaki farklý harfler Duncan Çoklu Karþýlaþtýrma Testine göre önemlidir. biyomasý 80 mg L -1 uygulamasýnda bulunmuþ, diðer uygulamalar ayný istatistiki grubun birer üyesi olarak birbirine benzer etkide bulunmuþtur. Araþtýrmada farklý konsantrasyonlarda nikel uygulamasýnýn ýspanak fidelerinin radikula ve hipokotil su kapsamlarý üzerine etkileri Tablo 3'te verilmiþtir. Tablo 3'teki veriler ýþýðýnda, nikel dozlarýnýn ýspanak fidelerinde radikula su içeriðine etkisinin 10 mg L -1 dozuna kadar kontrolle ayný olduðu saptanmýþtýr. Özellik bundan sonraki dozlarda kademeli olarak olumsuz etkilenmiþ ve en düþük radikula su kapsamý 80 mg L -1 Ni'den elde edilmiþtir. Benzer biçimde hipokotil su kapsamý da 5 mg L -1 Ni dozuna kadar olumsuz etkilenmez iken, artan nikel etkisiyle düþmüþtür. Burada da en düþük deðerler, 80 mg L -1 Ni uygulamasýndan alýnmýþtýr. Denemede nikelin fidelerin geliþimine etkisinin kombine edilerek deðerlendirildiði Büyüme Þekil 2. Nikelin ýspanak fidelerinde radikula (p<0.001, LSD 0.01 : , n=3) ve hipokotil (p<0.001, LSD 0.01 : , n=3) yaþ aðýrlýklarý üzerine etkisi. Ayný barlardaki farklý harfler duncan çoklu karþýlaþtýrma testine göre önemlidir. Tolerans Ýndeksi'ne etkisi p<0,001 düzeyinde önemli bulunmuþ ve Þekil 4'te grafiklendirilmiþtir. Þekil 4'te incelendiðinde 2,5 mg L -1 nikel dýþýnda, diðer dozlarda tolerans düzeyinin düþtüðü açýkça görülebilmektedir. BTI kontrolde sabit deðer olan 100,0 iken, 2,5 mg L -1 nikelin teþvik edici etkisiyle artmýþ, ancak doz 5 mg L -1 'ye çýkarýldýktan sonra düþmeye baþlamýþtýr. Tolerans etkisi, dozlardaki artýþa baðlý olarak gittikçe daha hissedilir hale gelmiþ ve en düþük düzeye 80 mg L -1 Ni uygulamasýnda ulaþmýþtýr. TARTIÞMA Çalýþmada ýspanak tohumlarýndaki çimlenme performanslarý üzerine, nikelin artan dozlarda engelleyici etkileri, daha önce yapýlan araþtýrma 72 No: 79, 2011

5 Nikelin Ispanakta (Spinacia oleracea) Çimlenme ve Bazý... Ekoloji Tablo 3. Nikelin ýspanak fidelerinde radikula ve hipokotil su kapsamý (%) üzerine etkisi. Þekil 3. Nikelin ýspanak fidelerinin radikula (p<0,05, LSD 0,01 : 51.96, n= 3) ve hipokotil (p<0,01, LSD 0,01 : 86.93, n= 3) kuru aðýrlýklarý üzerine etkisi. Ayný barlardaki farklý harfler duncan çoklu karþýlaþtýrma testine göre önemlidir. Þekil 4. Nikelin ýspanak fideleri için büyüme tolerans indeksi-btý (p<0,001, LSD 0,01 : 4,65, n= 3) üzerine etkisi. Farklý harfler duncan çoklu karþýlaþtýrma testine göre önemlidir. bulgularý ile destek görmektedir. Nikel dozlarýnýn (0, 100, 200, 400 ve 800 μmol) artmasý ile turpta 48 saat sonunda çimlenme olumsuz etkilenmiþtir (Espen ve ark. 1997). Yulafta nikelin düþük dozlarýn çimlenmeyi teþvik edici ama artan dozlarda geriletici etkisi rapor edilmektedir (Peralta ve ark. 2001). Citterio ve ark. (2003), kenevirde nikelin, farklý iki topraktan yüksek nikel bulunanda, çimlenmeyi azalttýðýný saptamýþlardýr. Mýsýrda çimlenme, kontrole göre doz artýmýna baðlý olark 21.8 oranýnda gerilemiþtir (Lukathin ve ark. 2007). Nikelin artan (0, 10, 20, 30, 40 ve 50 ppm) dozlarýnýn, ayçiçeðinde çimlenmeyi olumsuz etkilediði saptanmýþtýr (Jadia ve Fulekar 2008). Yapýlan çalýþma yükseltilen nikel konsantrasyonlarýnýn, erken fide döneminde radikula ve hipokotil boyu, yaþ ve kuru aðýrlýðý gibi büyüme özelliklerini Rakamlar ortalama deðerleri (n=3) ve ±standart hatayý göstermektedir. Parantez içindeki rakamlar açý dönüþüm deðerleri olup, istatistiki deðerlendirmeler bu verilere göre yapýlmýþtýr. Ayný sütundaki farklý harfler Duncan Çoklu Karþýlaþtýrma Testine göre önemlidir. olumsuz etkilediðini göstermiþtir. Nikeldeki artýþýn kök ve sürgün geliþimini azalttýðýna dair bu bulgular, diðer bazý çalýþmalarla paralellik göstermektedir. Kök boyu ve biyomasý, buðdayda (Pandolfini ve ark. 1992), pirinçte (Samantaray ve ark. 1997), bezelyede (Kevresan ve ark. 2001), yulafta (Peralta-Videa ve ark. 2002), mýsýrda (Bashmakov ve ark. 2005), bezelyede (Gajewska ve Sklodowska 2005) ve domateste (Madhaiyan ve ark. 2007) yüksek nikelden olumsuz etkilenmiþtir. Hipokotil geliþimi, nikelin bazý bitkilerle yapýlan çalýþmalardaki sürgün geliþimine yaptýðý etkiye benzer biçimde gerilemiþtir. Yüksek nikelin mýsýr (Baccouch ve ark. 1998, Bashmakov ve ark. 2005), pirinç (Samantaray ve ark. 1997), bezelye (Kevresan ve ark. 2001, Gajewska ve Sklodowska 2005), yulaf (Peralta-Videa ve ark. 2002), turp (Espen ve ark. 1997), çemen otu (Parida ve ark. 2003) ve domateste (Madhaiyan ve ark. 2007) sürgün geliþimini engellediðine iliþkin denemeler bunlardan bazýlarýdýr. Aþýrý nikel radikula ve hipokotildeki su içeriðine de azaltýcý etkide bulunmuþtur. Nikel gibi metallerin bitkilerde su içeriðini azaltabileceðine dair raporlarda, aþýrý nikelin buðday (Pandolfini ve ark. 1992), mýsýr (Bashmakov ve ark. 2005) ve lahanada su stresine yol açabileceði (Pandey ve Sharma 2002) yönünde çalýþmalar bulunmaktadýr. Gerçekten nikel bitkilerde su alýmý ve transpirasyon arasýndaki su dengesini bozarak, su yitimini uyartmaktadýr (Molas 1997, Seregin ve Kozhevnikova 2006). Stres çalýþmalarýnda, strese neden olan faktörün her bir özellik üzerine baskýsýný ayrý ayrý test etmek çoðu zaman yeterli olamayabilir. Stres faktörünün tüm özelliklere etkisini birlikte, yani toplu olarak No: 79,

6 Ekoloji Akýncý ve Akýncý gözlemlemek daha belirgin sonuçlar verebilir. Bu amaçla, radikula ve hipokotilerde boy, yaþ ve kuru aðýrlýklardaki deðiþimin birlikte incelendiði Büyüme Tolerans Ýndeksi'nden yararlanýlmýþtýr. Nikel BTÝ üzerine, 2,5 mg L -1 dozu dýþýnda olumsuz etkide bulunmuþtur. Tolerans indeksinden yararlanýlan diðer araþtýrmalarda da bu yöntemin kullanýldýðý görülmektedir. Bezelyelerde kök ve sürgün biyomasý üzerinden hesaplanan Cd toleransý çeþitlere göre deðiþmektedir (Belimov ve ark. 2003). Artan kurþun dozlarý soðanýn tolerans indeksini olumsuz etkilemiþtir (Michalak ve Wierzbicka 1998). Tolerans indeksinin tersi sayýlabilecek çalýþmalarda ise toksisite veya depresyon indekslerinden yaralanýlmýþ; Miteva (2002) domateste artan arseniðin tüm morfolojik parametreleri sýnýrladýðýný depresyon indeksi ile göstermiþ, kurþun patlýcanda ise toksisite indeksini yükseltmiþtir (Yýlmaz ve ark. 2009). Çalýþmamýzda nikelin çimlenme aþamasýnda, fide aþamasýna göre çok daha yüksek dozlarda engelleyici etkide bulunduðu görülmüþtür. Nitekim çimlenme aþamasýnda 50 mg L -1 ve fide aþamasýnda 5 mg L -1 dozundan itibaren engelleyici etki ile karþýlaþýlmýþtýr. Bu bulgular ortamda 10 ve 20 mg kg -1 nikel bulunmasý durumunda sýrasýyla yulaf kök ve sürgünlerinde toksisite oluþturabileceði (Peralta ve ark. 2001) bilgilerine yakýn olup, ýspanaðýn daha düþük dozdan etkilenmesinin nedeni tür farklýlýðý olarak düþünülmektedir. Çimlenme aþamasýnda daha yüksek dozlarda etkinin görülmesi ise, tohum kabuðunun metallere karþý belli bir aþamaya kadar geçirgenlik direncinin bulunmasý ile açýklanabilir. Tohum kabuðu direncinin ortadan kalkmasý durumunda yani önce çimlendirilen ve sonra nikel uygulanan erken fide aþamasýndaki bitkilerin radikula ve hipokotil geliþimlerinde, düþük dozlarda karþýlaþýlan engelleyici etkinin hemen kendisini göstermiþ olmasý, burada tohum kabuðu geçirgenlik direncinin olabileceðine iþaret etmektedir. Nitekim toprak altýnda tohumlar, aðýr metallerin ilk hedeflerindendir ve burada tohum kabuðu ilk bariyer olabilmektedir. Görünüþte tohum çimlenmesinde, tohum kabuðunun metal iyonlarýna geçirimsiz olmasýndan dolayý bir toleranslýktan bahsedilebilir. Tohum kabuklarý sahip olduðu fiziksel ve kimyasal özellikleriyle ve absorbe edilen metale göre tohum çimlenmesi üzerine birbirinden farklý etkiler üretebilirler. Mekanizmada metallerin tohum kabuðuna çok düþük düzeylerde 74 sýzabilir ve bunda embriyo etrafýndaki dokular seçici rol oynayabilirler. Aðýr metaller tohum kabuðunu aþarak embriyoya girebilir ve bu aþamada kökçük uzamasý aþamasýna kýyasla daha toksik etki yapabilirler. Metallere hassaslýk, kabuk bulunduran embriyolara (normal tohum) göre izole edilmiþ embriyolarda daha fazla olabilirler (Li ve ark. 2005, Seregin ve Kozhevnikova 2005). Metallerin engelleyici tohum kabuðu bariyerini aþmasý ile toksik etki þiddetlenebilmektedir. Çalýþmada aþýrý nikelin çimlenme ve fide geliþimi üzerine bu toksik baskýsý ortaya konabilmiþtir. Diðer birçok metaldeki gibi nikelin çimlenme, büyüme ve geliþmedeki bu engelleyici etkileri, içsel mekanizma olaylarý ile açýklanabilmektedir. Metaller bitkilerdeki önleyici mekanizmalarýn yetersiz kalmasý sonucu köklerce alýnýr, taþýnýr ve dokularda birikebilir; baþta fotosentez ve solunum olmak üzere, diðer elementlerin kullanýmýnda sýnýrlama ve düzensizliklere, enzim sistemlerinde aksamalara neden olabilecek fizyolojik ve biyokimyasal iþlemleri etkileyebilirler; böylece büyüme ve geliþmede olumsuz rol oynayabilir; hatta aþýrý durumda ölümlere neden olabilirler (Mishra ve Kar 1974, Pandolfini ve ark. 1992, Piccini ve Malavolta 1992, Parida ve ark. 2003). Sonuç olarak deneme ile aþýrý nikelin; çimlenme oraný, çimlenme indeksi, çimlenme süresi ve radikula-hipokotil geliþimini olumsuz etkileyebileceði anlaþýlmýþtýr. Nikel çimlenme aþamasý için 25 mg L -1 ve fide aþamasý için 2,5 mg L -1 dozunda uyartýcý, ancak çimlenme aþamasýnda 50 mg L -1 ve genç fide aþamasýnda 5 mg L -1 'den itibaren engelleyici etki yapmýþtýr. Fide aþamasýna göre çimlenme aþamasýnda daha yüksek dozlarda toksik etki saptanmýþtýr. Nikele karþý tohum kabuðunun bariyer görevi yapmasýnýn bunun en büyük nedeni olabileceði düþünülmektedir. Nitekim tohum kabuðu etkisinin kaldýrýldýðý yani önce çimlendirilip daha sonra nikel uygulanmýþ genç fidelerde, büyüme ve geliþmenin çok düþük dozlarda sýnýrlanmasý bunun bir göstergesi olarak kabul edilebilir. No: 79, 2011

7 Nikelin Ispanakta (Spinacia oleracea) Çimlenme ve Bazý... Ekoloji KAYNAKLAR Al-Maskri AY, Khan MM, Iqbal MJ, Abbas M (2004) Germinability, vigour and electrical conductivity changes in acceleratedly aged watermelon (Citrullus lanatus) seeds. Journal of Food, Agriculture and Environment 2 (3-4): Baccouch S, Chaoui A, Ferjani EE (1998) Nikel-induced oxidative damage and antioxidant responses in Zea mays shoots. Plant Physiology and Biochemistry 36 (9): Bashmakov DI, Lukatkin AS, Revin VV, Duchovskis P, Brazaitytë A, Baranauskis K (2005). Growth of maize seedlings affected by different concentrations of heavy metals. Ekologija 3: Belimov AA, Safronova VI, Tsyganov VE, Borisov AY, Kozhemyakov AP, Stepanok VV, Martenson AM, Gianinazzi-Pearson V, Tikhonovich IA (2003) Genetic variability in tolorance to cadmium accumulation of heavy metals in pea (Pisum sativum L.). Euphytica 131: Brown PH, Welch RM, Cary EE (1987) Nickel a micronutrient essential for all higher plants. Plant Physiology 85: Brown PH, Welch RM, Madison J (1990) Effect of nickel deficiency on soluble anion, amino acid and nitrogen levels in barley. Plant and Soil 125: Citterio S, Santagostino A, Fumagalli P, Prato N, Ranalli P, Sgorbati S (2003). Heavy metal tolerance and accumulation of Cd, Cr, and Ni by Cannabis sativa L. Plant and Soil 256: Çokadar H, Ýleri R, Ateþ A, Ýzgi B (2003) Nikel(II) iyonunun sulu ortamdan granül aktif karbon (GAK) ile giderilmesi. Ekoloji 12 (46): Doðan M (2003) Þanlýurfa'da Karakoyun Deresi Atýk Sularý ile Sulanan Soðanda (Allium cepa L.) Toksik Element Birikimi Üzerine Bir Araþtýrma. Ekoloji 12 (48): 1-3. Espen L, Pirovano L, Cocucci SM (1997) Effect of Ni²+ during the early phases of radish (Raphanus sativus) seed germination. Environmental and Experimental Botany 38: Gajewska E, Sklodowska M (2005) Antioxidative responses and proline level in leaves and roots of pea plants subjected to nickel stress. Acta Physiologiae Plantarum 27 (3): Gerendas J, Polacco JC, Freyermuth SK, Sattelmacher B (1999). Significance of nickel for plant growth and metabolism. Journal of Plant Nutrition and Soil Science 162: Jadia CD, Fulekar MH (2008) Phytoremediation: The application of vermicompost to remove zinc, cadmium, copper, nickel and lead by sunflower plant. Environmental Engineering and Management Journal 7 (5): Jalink H, Van Der Schoor IR (2000) SeedCalcular 2.2 user's guide. Report 10. Planth Research International, Wageningen. Kevresan S, Petrovic N, Popovic M, Kandrac J (2001) Nitrogen and protein metabolism in young pea plants as affected by different concentrations of nickel, cadmium, lead, and molybdenum. Journal of Plant Nutrition 24 (10): Kogan MC, Kristoff G, Benavides MP, Tomaro MR (2000) Effect of pre-treatment with ethanolamine on the response of Helianthus annuus L. to salt stress. Plant Growth Regulation 30: Kumbur H, Özsoy HD, Özer Z (2008) Mersin ilinde tarýmsal alanlarda kullanýlan kimyasallarýn su kalitesi üzerine etkilerinin belirlenmesi. Ekoloji 17 (68): Li C, Feng S, Shao Y, Jiang L, Lu X, Hao X (2007) Effects of arsenic on seed germination and physiological activities of wheat seedlings. Journal of Environmental Sciences 19: Li W, Khan MA, Yamaguchi S, Kamiya Y (2005) Effects of heavy metals on seed germination and early seedling growth of Arabidopsis thaliana. Plant Growth Regulation 46: Lukatkin AS, Gracheva NV, Grishenkova NN, Dukhovskis PV, Brazaitite AA (2007) Cytokinin-like growth regulators mitigate toxic action of zinc and nickel ýons on maize seedlings. Russian Journal of Plant Physiology 54 (3): Madhaiyan M, Poonguzhali S, Sa T (2007) Metal tolerating methylotrophic bacteria reduces nickel and cadmium toxicity and promotes plant growth of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Chemosphere 69 (2): Mercedes F, Carbonell MV, Martinez E (2007) Exposure of maize seeds to stationary magnetic fields: Effects on germination and early growth. Environmental and Experimental Botany 59: Michalak E, Wierzbicka M (1998) Differences in lead tolerance between Allium cepa plants developing from seeds and bulbs. Plant and Soil 199: No: 79,

8 Ekoloji Akýncý ve Akýncý Mishra D, Kar M (1974) Nickel in plant growth and metabolism. Botanical Review 40: Miteva E (2002) Accumulation and effect of arsenic on tomatoes. Communication Soil Science and Plant Analysis 33 (11-12): Miteva E, Hristova D, Nenova V, Maneva S (2005) Arsenic as a factor affecting virus infection in tomato plants: changes in plant growth, peroxidase activity and chloroplast pigments. Scientia Horticulturae 105: Molas J (1997) Changes in morphological and anatomical structure of cabbage (Brassica oleracea L.) outer leaves and in ultrastructure of their chloroplasts caused by an in vitro excess of nickel. Photosynthetica 34 (4): Munzuroglu O, Geckil H (2002) Effects of metals on seed germination, root elongation, and coleoptile and hypocotyl growth in Triticum aestivum and Cucumis sativus. Archives of Environmental Contamination and Toxicology 43 (2): Pandey N, Sharma CP (2002) Effect of heavy metals Co2, Ni 2 and Cd 2 on growth and metabolism of cabbage. Plant Science 163: Pandolfini T, Gabbrielli R, Comparini C (1992) Nickel toxicity and peroxidase activity in seedlings of Triticum aestivum L. Plant Cell and Environment 15: Parida BK, Chibba IM, Nayyar VK (2003) Influence of nickel-contaminated soils on fenugreek (Trigonella corniculata L.) growth and mineral composition. Scientia Horticulturae 98: Peralta JR, Gardea Torresdey JL, Tiemann KJ, Gomez E, Arteaga S, Rascon E, Parsons JG (2001) Uptake and effects of five heavy metals on seed germination and plant growth in alfalfa (Medicago sativa) L. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 66 (6): Peralta-Videa JR, Gardea-Torresde JL, Gomez E, Tiemann KJ, Parsons JG, Carrillo G (2002) Effects of mixed cadmium, copper, nickel and zinc at different phs upon alfalfa growth and heavy metal uptake. Environmental Pollution 119: Piccini DF, Malavolta E (1992) Effect of nickel on two common bean cultivars. Journal of Plant Nutrition 15: Rout GR, Samantaray S, Das P (2000) Effects of chromium and nickel on germination and growth in tolerant and non-tolerant populations of Echinochloa colona (L.) Link. Chemosphere 40: Samantary S, Rout GR, Das P (1997) Tolerance of rice to nickel in nutrient solution. Biologia Plantarum 40 (2): Seregin IV, Kozhevnikova AD (2005) Distribution of cadmium, lead, nickel, and strontium in ýmbibing maize caryopses. Russian Journal of Plant Physiology 52 (4): Seregin IV, Kozhevnikova AD (2006) Physiological role of nickel and ýts toxic effects on higher plants. Russian Journal of Plant Physiology 53 (2): Yilmaz K, Akinci IE, Akinci S (2009) Effect of lead accumulation on growth and mineral composition of eggplant seedlings (Solanum melongena). New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science 37: Zornoza P, Robles S, Martin N (1999) Alleviation of nickel toxicity by ammonium supply to sunflower plants. Plant and Soil 208: No: 79, 2011