Ekoloji 19, 73, 98-104 (2009) Triticum aestivum L. cv. Tosunbey'e Uygulanan Kurþunun Bazý Fizyolojik Özelliklere Etkisi Muhittin DOÐAN*, Uður ÇOLAK Gaziantep Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, 27310, Gaziantep-TÜRKÝYE *Corresponding author: doganm@gantep.edu.tr Özet Bu çalýþmada, toksik metallerden kurþunun su kültüründe uygulanan farklý deriþimlerinin (0, 10, 100 mg/l) ekmeklik buðday çeþitlerinden Tosunbey'de bazý fizyolojik özellikler üzerine etkileri araþtýrýlmýþtýr. Uygulanan kurþun deriþime baðlý olarak buðdayda büyüme ve geliþmenin engellendiði, yapýlan kök ve otsu gövde uzunluk deðerleri ile belirlenmiþtir. Bu buðday çeþidinin kök ve otsu gövdelerindeki Pb miktarlarýnýn, uygulanan Pb deriþimine baðlý olarak arttýðý belirlenmiþtir. Diðer yandan, kurþun uygulamasý bitki yapraklarýndaki fotosentetik pigment miktarlarýnda azalmaya neden olmuþtur. Buna karþýlýk, uygulanan kurþun bitkinin kök ve otsu gövdelerinde protein ve fenolik bileþiklerin miktarýný azaltmýþtýr. Bitki köklerinde askorbik asit miktarý Pb etkisinde artarken, otsu gövdede ise azalmýþtýr. Kurþun uygulamasý sonucu bitki kök ve otsu gövdesinde protein olmayan SH gruplar ve prolin miktarlarýnda artýþ görülmesi, bunlarýn kurþun toksisitesine karþý bitkinin vereceði tepkide rol oynayabileceðini iþaret etmektedir. Anahtar kelimeler: Fizyolojik etki, kurþun birikimi, Triticum aestivum L. cv. Tosunbey Effect of Lead Applied to Triticum aestivum L. cv. Tosunbey on Some Physiological Characteristics Abstract In this research, effects of different lead concentrations (0, 10, 100 mg/l), one of toxic metals, applied in hydroponic medium on some physiological characteristics of bread wheat variety Tosunbey were investigated. It was determined by root and shoot lengths measurements that lead stress inhibited growth and development in the wheat. Lead concentrations of root and shoot in the wheat variety were determined to be increased by applied Pb concentration. On the other side lead stress decreased photosynthetic pigment amounts of the wheat leaves. Applied lead reduced protein and phenolic compound amounts of root and shoots of the plant. Although ascorbic acid amount of roots increased in the effect of Pb, decline was determined in shoots. As a result of lead application increases in non-protein SH groups and proline amounts in root and shoots may show their roles in plant response to lead toxicity. Keywords: Lead accumulation, physiological effect, Triticum aestivum L. cv. Tosunbey Doðan M, Çolak U (2009) Triticum aestivum L. cv. Tosunbey'e Uygulanan Kurþunun Bazý Fizyolojik Özelliklere Etkisi. Ekoloji 19, 73, 98-104. GÝRÝÞ Çeþitli endüstriyel faaliyetler sonucu çevreye salýnan aðýr metallerin neden olduðu kirlilik artmakta ve bu metaller ciddi saðlýk sorunlarýna neden olmaktadýr (Waisberg ve ark. 2003). Birçok ülkede, çevre ve insan saðlýðý açýsýndan kurþun hala en önemli kirleticiler arasýnda yer almaktadýr. Buna raðmen, ihtiyaç gereði olan kurþun kullanýmýndaki kýsýtlamalarýn yakýn gelecekte bile topraklarýn Pb tarafýndan kirletilmesine engel olamayacaðý belirtilmektedir (Yang ve ark. 2000). Doðal proseslerden baþka kurþun içeren benzin, boyalar ve patlayýcýlar, madencilik faaliyetleri, evsel atýklar çevrede kurþun kirlenmesine neden olmaktadýr (Chaney ve Ryan 1994). Kurþun bitkiler için gerekli bir element olmamasýna karþýn, bütün bitkilerde doðal olarak bulunmaktadýr (Kabata-Pendias ve Pendias 1984). Ortamda kurþuna maruz kalmýþ bitkilerde kök uzamasý ve biyokütlede azalma (Fargasova 1994), klorofil biyosentezinde engellenme (Miranda ve Ilangovan 1996), bazý enzim aktivitelerinde tetiklenme veya engellenmeler olduðu (Van Assche ve Clijsters 1990) rapor edilmiþtir. Yoðun endüstri bölgelerine yakýn olan kültür arazilerindeki kurþun miktarýnda önemli atýþlar bulunmuþtur. Kurþunla kirlenmiþ topraklarda bu metal birikiminin, yüzey tabakalarda artmasýna karþýn, daha derinlere doðru azaldýðý belirlenmiþtir (de Abreu ve ark. 1998). Kurþun topraktan kolayca alýnmakta ve bitkilerin farklý organlarýnda birikmektedir. Kurþunla kirlenmiþ topraklarda tahýl Geliþ: 30.05.2009 / Kabul: 26.08.2009 98
Triticum aestivum L. cv. Tosunbey'e Uygulanan Kurþunun Bazý... Ekoloji üretiminde azalmalar olmakta ve böylece zirai anlamda ciddi problemler ortaya çýkmaktadýr (Johnson ve Eaton 1980). Gaziantep ilinde yoðun sanayi bölgeleri yanýndaki topraklarda bitkisel üretim de yapýlmaktadýr. Bu araþtýrma, bitkiler için gerekli olmayan elementlerden kurþun kirliliðinin ilimizde ekimi yapýlan ekmeklik buðday çeþitlerinden Tosunbey'de meydana getirdiði bazý fizyolojik deðiþimleri belirlemek amacýyla yapýlmýþtýr. MATERYAL VE METOT Araþtýrmada kullanýlan ekmeklik buðday (Triticum aestivum L.) çeþidi Tosunbey'in tohumlarý Tarým ve Köyiþleri Bakanlýðý, Gaziantep Ýl Müdürlüðünden temin edildi. Çalýþmalar baþlayana kadar tohumlar +4 C'ta muhafaza edildi. Bu tohumlar daha sonra % 5'lik Sodyum hipoklorit ile sterilize edildikten sonra perlit ortamýna ekildi ve gerektiðinde distile su ile sulandý. Çimlenmenin 10. gününde buðday fideleri 2 litrelik su kültürü kaplarýna alýndý. Bitkiler için kullanýlan besin çözeltisi (0.88 mm K 2 SO 4, 2.0 mm Ca(NO 3 ) 2, 0.25 mm KH 2 PO 4, 1 mm MgSO 4, 0.1 mm KCl, 100 μm Fe-EDTA, 1 μm H 3 BO 3, 0.5 μm MnSO 4, 1 μm ZnSO 4, 0.2 μmcuso 4 ve 0.02 μm (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ) distile suda hazýrlandý (Ozturk ve ark. 2003). Su kültürü kaplarý kompresör kullanýlarak sürekli olarak havalandýrýldý. Deneme, kontrollü koþullarda 20±2 C sýcaklýk ve 16 saat aydýnlýk, 8 saat karanlýk ortamda yapýldý. Adaptasyon periyodu sonunda her saksýda dört tekrarlý ve her demette ise dört buðday fidesi olacak þekilde üç tekrarlamalý olarak yapýldý. Buðday fidelerine uygulanan kurþun çözeltisi kurþun nitrat tuzundan [Pb(NO 3 ) 2 ] hazýrlandý. Bu amaçla, tuzdaki kurþun dikkate alýnarak deriþim hesabý yapýldý. Böylece, uygulamalar kurþunun 0, 10 ve 100 mg/l'lik deriþimlerinin etkisinde yapýldý. Bu çözeltiler her üç günde bir deðiþtirildi. Böylelikle buðday fideleri 15 gün boyunca farklý iki kurþun deriþimi altýnda yetiþtirildi. Su kültürü kaplarýna aktarým sýrasýnda ve kültürde 15 gün Pb uygulamasý sonrasýnda, bitkilerin kök ve otsu gövde uzunluklarý cetvelle ölçüldü. Fotosentetik pigment analizi için yýkanmýþ taze buðday yapraklarý 100 mg tartýldý. Örnekler porselen havanda % 80'lik aseton ile homojenize edildi. Daha sonra 3000 rpm'de 5 dakika santrifüj edildi. Santrifüj iþleminden sonra bu örnekler 662, 645 ve 470 nm'de spektrofotometrede (Cintra 202) asetona karþý okundu. Klorofil-a, klorofil-b ve karotenoit hesaplamalarý Lichtentaler ve Wellburn (1985)'e göre yapýldý. Protein olmayan SH gruplar ve askorbik asit miktarlarýný belirlemek için buðday fidelerinin kök ve otsu gövdeleri % 5 meta-fosforik asitte homojenize edildikten sonra Cakmak ve Marschner (1992)'e göre analiz edildi. Bitkinin kök ve otsu gövdelerinin prolin miktarlarýný belirlemek için tartýlan taze bitki materyali % 3'lük sülfosalisilik asit kullanýlarak havanda homojenize edildi. Homojenat 5000 rpm'de 10 dakika santrifüj edildi. Süpernatantýn 2 ml'si 2 ml asit-ninhidrin ve 2 ml glasiyel asetik asitle test tüpünde karýþtýrýldý. Bu karýþým yaklaþýk 100 C'ta 1 saat su banyosunda bekletildi. Bu süre sonunda tüpler buzlu su içerisine sokularak reaksiyon sonlandýrýldý. Reaksiyon karýþýmý 4 ml toluen ile ekstrakte edildi ve 15-20 saniye tüp karýþtýrýcýda çalkalandý. Toluen içeren renkli sývý oda sýcaklýðýnda bekletildikten sonra 520 nm dalga boyunda spektrofotometrede (Cintra 202) okundu. Standart olarak L-prolin kullanýldý (Bates ve ark. 1973). Buðdayýn kök ve otsu gövdelerinin protein analizi Lowry ve ark. (1951)'nýn saptadýklarý yönteme göre yapýldý. Toplam fenolik bileþik miktarlarý ise Ratkevicius ve ark. (2003)'na göre tayin edildi. Buðday kök ve otsu gövdelerinin Pb miktarýný belirlemek için bitki organlarý 80 C'ta sabit aðýrlýða ulaþýncaya kadar etüvde kurutuldu. Örneklerdeki Pb miktarý, nitrik asit-hidroklorik asit mineralizasyonundan sonra atomik absorbsiyon spektrofotometresi kullanýlarak belirlendi (Perkin Elmer AA400). Biyokonsantrasyon faktörü (BKF) kök veya otsu gövdelerdeki Pb miktarýnýn uygulanan Pb deriþimine bölünmesiyle hesaplandý (Foster 1976). Yapýlan ölçüm ve analizlerdeki otsu gövdeler yapraklý olarak kullanýldý. Bulgularýn istatistiksel analizi SPSS 11.0 paket programý kullanýlarak yapýldý. Ortalama deðerler arasýndaki farklar ise LSD (Least Significant Difference) test kullanýlarak belirlendi. BULGULAR Ekmeklik buðday çeþitlerinden Tosunbey'in kök ve otsu gövdelerindeki Pb miktarlarý uygulanan kurþun deriþimiyle birlikte artmýþtýr (Tablo 1). Bitkinin kök dokularýndaki kurþun miktarlarýnýn, uygulanan 10 ve 100 mg/l'lik Pb deriþimlerde, kontrole göre sýrasýyla 594.8 ve 861.5 (p<0.05) kat arttýðý belirlenmiþtir. Benzer olarak Pb uygulamasý, buðday fidelerinin otsu gövdelerindeki Pb 99
Ekoloji Doðan ve Çolak miktarlarýný da önemli düzeylerde artýrmýþtýr. 10 ve 100 mg/l'lik Pb deriþimlerinde, otsu gövdedeki kurþun miktarlarý, sýrasýyla 29.6 ve 93.5 (p<0.05) kat artmýþtýr. Bitkinin kök ve otsu gövdesinin biyokonsantrasyon faktörü (BKF), artan Pb deriþimiyle birlikte azalmýþtýr (Tablo 1). Buna göre, kök ve otsu gövdede en yüksek BKF'nin 10 mg/l'lik deriþimde, en düþük BKF'nin ise 100 mg/l'lik deriþimde olduðu belirlenmiþtir. Kurþun uygulama süresi sonunda, Tosunbey çeþidine ait kontrol fidelerin kök uzunluklarýnýn, deney baþlangýcýna göre, % 41.4'lük bir artýþ gösterdikleri belirlenmiþtir (Tablo 2). Deney sonunda 10 ve 100 mg/l'lik Pb etkisindeki fidelerin kök uzunluklarý ise, kontrolüne göre, sýrasýyla % 13.8 ve % 25.0 (p<0.05) düzeyinde azalmýþtýr. Benzer þekilde deney süresi sonunda kontrol fidelerin gövde uzunluðunun deney baþlangýcýndaki gövde uzunluðuna göre % 132.9'luk bir artýþ gösterdiði belirlenmiþtir. Kurþunun 10 ve 100 mg/l'lik deriþimlerinin etkisinde yetiþtirilen fidelerin gövde uzunluklarý ise, kontrolüne göre sýrasýyla % 16 ve % 27 (p<0.05) düzeyinde azalmýþtýr. Farklý deriþimlerde kurþun çözeltisinde yetiþtirilen buðday fidelerinin yapraklarýndaki klorofil-a, klorofil-b ve toplam karotenoit miktarlarý Tablo 3'de verilmiþtir. Analiz sonuçlarýna göre, bitki yapraklarýndaki klorofil-a miktarlarý, uygulanan Pb deriþimiyle birlikte azalmýþtýr. 10 ve 100 mg/l'lik deriþimlerdeki bu azalmalar, kontrole göre, sýrasýyla % 2 ve % 18.1 (p<0.05) düzeyinde olmuþtur. Klorofil-b miktarlarý da artan Pb deriþimiyle azalmakla birlikte, bu deðerler istatistiksel olarak önemli bulunmamýþtýr. Yine bitki yapraklarýnýn toplam karotenoit miktarlarýnda da uygulanan kurþun deriþimiyle önemsiz düzeyde azalma görülmüþtür. Farklý deriþimlerde kurþun çözeltisinde yetiþtirilen buðday fidelerinin kök dokularýndaki SH grup miktarlarýnýn, kontrole göre, sýrasýyla % 111.2 ve % 220.9 (p<0.05) düzeylerinde arttýðý belirlenmiþtir (Tablo 4). Benzer þekilde 10 ve 100 mg/l'lik Pb çözeltisi etkisindeki bitkinin otsu gövdesindeki SH grup miktarlarýnýn da, kontrole göre, sýrasýyla % 113.9 ve % 270.3 (p<0.05) düzeylerinde arttýðý belirlenmiþtir. Diðer yandan, 10 ve 100 mg/l'lik kurþun çözeltisinin bitki köklerindeki askorbik asit miktarlarýný, kontrole göre, sýrasýyla 2.5 ve 1.6 (p<0.05) kat artýrdýðý 100 Tablo 1. Su kültüründe farklý deriþimlerdeki kurþun etkisinde yetiþtirilen Triticum aestivum L. cv. Tosunbey bitkisinin kök ve otsu gövdesinde biriken Pb miktarlarý (μg/g kuru aðýrlýk) ve biyokonsatrasyon faktörleri (BKF). Tablo 2. Triticum aestivum L. cv. Tosunbey fidelerinin deneme baþlangýcý ile 15 gün boyunca farklý deriþimlerde Pb etkisinde yetiþtirilme sonrasý kök ve otsu gövde uzunluklarý Tablo 3. Farklý deriþimlerdeki kurþun etkisinde yetiþtirilen Triticum aestivum L. cv. Tosunbey bitkisi yapraklarýndaki klorofil-a, klorofil-b ve toplam karotenoit miktarlarý. belirlenmiþtir (Tablo 4). Fidelerin köklerindeki askorbik asit miktarýnýn aksine, otsu gövdelerindeki askorbik asit miktarýnda ise azalmalar bulunmuþtur. Buna göre, 10 ve 100 mg/l'lik kurþun çözeltisinin, bitki otsu gövdesindeki askorbik asit miktarlarýnýn, sýrasýyla % 13.4 ve % 40.5 (p<0.05) düzeyinde azalmasýna yol açtýðý görülmüþtür. Diðer yandan, 10 ve 100 mg/l'lik kurþun çözeltisinde yetiþtirilen fidelerin köklerindeki toplam fenolik bileþik miktarlarýnýn, kontrole göre, sýrasýyla % 10.0 (p>0.05) ve % 19.1 (p<0.05) düzeylerinde; otsu gövdelerinde ise, % 30.3 ve % 39.5 (p<0.05) düzeyinde azaldýðý bulunmuþtur (Tablo 4). Tosunbey buðday çeþidi fidelerinin kök ve otsu gövdelerindeki prolin miktarlarýnýn kurþun stresli koþullarda arttýðý bulunmuþtur (Tablo 5). Buna göre, 10 ve 100 mg/l'lik kurþun çözeltisindeki bitki köklerinde prolin miktarlarýnýn, kontrole göre, sýrasýyla % 30.3 (p<0.05) ve % 24.2 düzeylerinde
Triticum aestivum L. cv. Tosunbey'e Uygulanan Kurþunun Bazý... Ekoloji Tablo 4. Farklý deriþimlerdeki kurþun etkisinde yetiþtirilen Triticum aestivum L. cv. Tosunbey bitkisi kök ve otsu gövdelerinin protein olmayan SH grup, askorbik asit ve toplam fenolik bileþik miktarlarý. arttýðý belirlenmiþtir. Yine bitkinin otsu gövdesinde, köklerine oranla daha yüksek prolin biriktirdikleri görülmüþ; 10 ve 100 mg/l'lik kurþun çözeltisindeki bitkinin otsu gövdesinde bulunan prolin miktarlarýnýn, sýrasýyla % 150.0 ve % 86.0 (p<0.05) düzeyinde arttýðý bulunmuþtur. Prolin miktarlarýnýn aksine, uygulanan kurþun çözeltileri buðday fidelerinin kök ve otsu gövdelerinin protein miktarlarýný azalttýðý görülmüþtür (Tablo 5). Buna göre, 10 ve 100 mg/l'lik kurþun çözeltisinde bitki köklerinin protein miktarlarýnýn, kontrole göre, sýrasýyla % 14.5 ve % 39.7 (p<0.05) düzeyinde; otsu gövdelerinde ise, % 10.0 ve % 16.8 (p<0.05) düzeyinde azaldýðý bulunmuþtur. TARTIÞMA Bitkiler kurþunu topraktan ve aerosol kaynaklardan alabilmektedir. Bitkilerin topraktan aldýklarý kurþunun önemli bir miktarýný köklerinde tuttuklarý, toprak üstü organlara taþýnmasýný ise sýnýrlandýrdýklarý rapor edilmiþtir (Lane ve Martin 1977). Makarnalýk buðday çeþitlerinden Balcalý-85 ve C-1252'nin büyümesine Cd etkisi üzerine yapýlan bir araþtýrmada, bitki köklerinin otsu gövdelerine oranla daha yüksek miktarda Cd biriktirdikleri bulunmuþtur (Ozturk ve ark. 2003). Denemeden elde ettiðimiz sonuçlara göre, Tosunbey ekmeklik buðday çeþidinin köklerinde otsu gövdelerine göre oldukça yüksek deriþimlerde kurþun biriktirdikleri belirlenmiþtir. Buðday fidelerinin 10 ve 100 mg/l'lik deriþimlerinde köklerindeki Pb miktarlarý, otsu gövdelerine göre, sýrasýyla 30.1 ve 13.8 kat fazla olmuþtur (Tablo 1). Bitkinin metal birikim kapasitesini belirlemek için kullanýlan biyokonsantrasyon faktörü (BKF) deðerinin, materyalimize uygulanan kurþun çözeltisi konsantrasyonu artýþýna baðlý olarak, kök ve otsu gövdede azaldýðý saptanmýþtýr (Tablo 1). Toprak çözeltisinden bitki bünyesine alýnan kurþunun, bitkide büyüme ve geliþmeyi engellediði konusunda birçok araþtýrma yapýlmýþtýr (Breckle 1991, Obroucheva ve ark. 1998). Böylece, kurþuna Tablo 5. Farklý deriþimlerdeki kurþun etkisinde yetiþtirilen Triticum aestivum L. cv. Tosunbey bitkisi kök ve otsu gövdelerinin prolin ve toplam protein miktarlarý maruz kalmýþ bitkilerde fizyolojik ve morfolojik deðiþimler olmaktadýr. Kurþun toksisitesinin spesifik olmayan belirtileri; kök büyüme ve geliþmesinin kýsýtlanmasý, cüceleþme ve klorozdur (Burton ve ark. 1984). Araþtýrma boyunca yaptýðýmýz gözlemlere göre, özellikle 100 mg/l'lik kurþun etkisindeki bitkilerin yapraklarýnda lokal kahverengileþmeler ve kloroz oluþtuðu görülmüþtür. Obroucheva ve ark. (1998)'nýn yaptýklarý araþtýrmada, mýsýr fidelerinde kurþun toksisitesinin kök geliþimini engellediði bulunmuþtur. Buðday fidelerinde uygulanan kurþun deriþimindeki artýþla birlikte kök ve otsu gövde uzunluklarýnýn azaldýðý belirlenmiþtir (Tablo 2). Kurþun stresi altýnda buðday köklerinde görülen büyüme azalmasý, Eun ve ark. (2000)'nýn da rapor ettiði gibi, Pb tarafýndan hücre bölünmesinin engellenmesinden kaynaklanmýþ olabilir. Kurþunun klorofil sentezini engellediði ve sonuç olarak klorofil miktarlarýnda azalmalara neden olduðu birçok araþtýrýcý tarafýndan rapor edilmiþtir (Miranda ve Ilangovan 1996, Dogan ve ark. 2009). Kurþun etkisinde yetiþtirdiðimiz buðday fidelerinin pigment miktarlarýnda azalmalar olmuþtur (Tablo 3). Van Assche ve Clijsters (1990)'in de rapor ettiði gibi, farklý kurþun deriþimlerinin etkisinde yetiþtirilen buðday fidelerindeki klorofil miktarlarýndaki bu azalmalar klorofil biyosentezinin engellenmesinin bir sonucudur. Genel olarak karotenoitlerin aðýr metal toksisitesinden daha az etkilendikleri bilinmektedir (Krupa 1988). 101
Ekoloji Doðan ve Çolak Uygulanan kurþun deriþimlerinin buðday fidelerinin karotenoit miktarlarýnda önemsiz azalmalara neden olmasý da bu bilgiyi doðrulamaktadýr (Tablo 3). Kurþunun bitkilerde neden olduðu olumsuz etkilerden biri de, reaktif oksijen türlerinin uyartýlmasýndan kaynaklanan oksidatif strestir. Bitkilerin bu zararlý oksijen türlerine karþý savunmasýnda, antioksidan enzimlerle birlikte askorbik asit, glutatyon ve -tokoferol gibi antioksidan maddeler de önemli rol oynamaktadýr (Mishra ve ark. 2006). Uygulanan kurþun deriþimleriyle birlikte buðday fidelerinin kök ve otsu gövdelerinin protein olmayan SH grup miktarlarýnýn arttýðý belirlenmiþtir (Tablo 4). Benzer þekilde, Ozturk ve ark. (2003) kadmiyum stresi altýnda yetiþtirilen buðdaylarýn SH grup miktarlarýnda artýþlarýn olduðunu rapor etmiþlerdir. Aðýr metaller tarafýndan indüklenmiþ SH grup miktarýndaki artýþlar baþka bitkilerde de rapor edilmiþtir (Torricelli ve ark. 2004, Dogan ve ark. 2009). Tosunbey buðday çeþidinin köklerindeki protein olmayan SH grup miktarý otsu gövdeye göre daha fazla bulunmuþtur. Protein olmayan SH grup miktarýnda, Pb toksisitesine dayalý artýþlarýn görülmesi, buðdaylarda bu metalin detoksifikasyonunda, yapýsýnda SH bulunduran moleküllerin önemli rol oynadýklarýný iþaret eder niteliktedir. Benzer þekilde, kurþun uygulamasý, buðday fidelerinin köklerinde askorbik asit miktarýnda da artýþa neden olmuþtur (Tablo 4). Bunun aksine, otsu gövdelerin askorbik asit miktarlarýnda ise azalmalar bulunmuþtur. Askorbik asidin bitki hücrelerinde oluþan oksidatif streste doðrudan ve dolaylý etkilerinin olduðu bilinmektedir (Asada 1992). Bu yönüyle, yaptýðýmýz kurþun uygulamasýnýn, buðdayýn köklerindeki askorbik asit miktarýnda genelde artýþlara neden olmasý, askorbik asidin bu bitkide strese cevapta önemli bir yerinin olduðunu gösterebilir. Protein olmayan SH gruplar ve askorbik asit gibi, fenoller de biyotik ve abiyotik stres faktörlerine cevapta rol oynayan bileþiklerdir (Ruiz ve Romero 2001). Ancak, buðday fidelerinin kök ve otsu gövdelerindeki fenolik bileþik miktarlarýnýn, uygulanan Pb deriþimindeki artýþla birlikte azaldýðý belirlenmiþtir (Tablo 4). Bu azalmanýn nedeni, fenoliklerin sentezinin engellenmesi veya reaktif oksijen türlerinin indüklediði polimerizasyon olabilir (Lavid ve ark. 2001). Bunlarla birlikte, stresli þartlarda bitkilerin prolin miktarlarýnda artýþlarýn olduðu da bilinmektedir (Hare ve Cress 1997). Bulgularýmýzda, yapýlan kurþun uygulamasý sonucunda, buðday fidelerinin kök ve otsu gövdelerinde prolin miktarýnýn arttýðýný göstermiþtir (Tablo 5). Bu durum, bitkide kurþun stresinden kaynaklanan reaktif oksijen türlerinin temizlenmesi veya kurþunun þelatlanarak detoksifikasyonunda prolinin oynadýðý rolden ileri gelebilir (Farago ve Mullen 1979, Sharmila ve Pardha Saradhi 2002). Ayrýca, fidelerin kök ve otsu gövdelerindeki en yüksek prolin miktarlarýnýn 10 mg/l'lik deriþimde bulunmasý, bu aminoasidin düþük deriþimdeki Pb etkisinde daha etkin olduðunu gösterebilir. Prolin miktarlarýnýn aksine, buðday fidelerinin kök ve otsu gövdelerindeki toplam protein miktarlarýnýn kurþun etkisinde azaldýðý bulunmuþtur (Tablo 5). Bu durum, toplam proteinlerdeki kalitatif ve kantitatif deðiþimlerin ayrýntýlý þekilde analizini gerektirmekle birlikte, genelde kurþunun bitkideki protein sentezini engellemesinden ya da oksidatif streste üretilen reaktif oksijen türlerinin tetiklediði proteolisizten kaynaklanmýþ olabilir (Nagoor 1999, Dogan ve ark. 2009). Gaziantep ilinde ekimi yapýlan Tosunbey ekmeklik buðday çeþidinin kurþun stresine yanýtlarýnýn belirlenmesine yönelik yapýlan bu araþtýrmanýn, kurþun ve benzeri aðýr metallerin bitki büyüme ve geliþmesine etkisini araþtýrmak amacýyla yapýlacak benzer araþtýrmalara kaynak olacaðý kanýsýndayýz. TEÞEKKÜR Bu çalýþma Gaziantep Üniversitesi Bilimsel Araþtýrma Projeleri Yönetim Birimi tarafýndan desteklenmiþtir (FEF.09.03). KAYNAKLAR Asada K (1992) Ascorbate peroxidase- a hydrogen peroxide scavenging enzyme in plants. Physiol. Plant. 85, 235-241. Assche V, Clijsters H (1990) Effects of metals on enzyme activity in plants. Plant Cell Environ. 13, 195-206. 102
Triticum aestivum L. cv. Tosunbey'e Uygulanan Kurþunun Bazý... Ekoloji Bates LS, Waldren RP, Teare D (1973) Rapid determination of free proline for water stres studies. Plant Soil 39, 205-297. Breckle SW (1991) Growth under stress. Heavy metals. In: Waisel Y, Eshel A, Kafkafi U (eds), Plant Roots: The Hidden Half, Marcel Dekker Inc., New York, 351-373. Burton KW, Morgan E, Roig A (1984) The influence of heavy metals on the growth of sitka-spruce in South Wales forests. II green house experiments. Plant Soil 78, 271-282. Cakmak I, Marschner H (1992) Magnesium deficiency and high light intensity enhance activities of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase in bean leaves. Plant Physiol. 98, 1222-1227. Chaney RL, Ryan JA (1994) Risk based standards for arsenic lead and cadmium in urban soils. Dechema, Frankfurt. de Abreu CA, de Abreu MF, de Andrade JC (1998) Distribution of lead in the soil profile evaluated by DTPA and Mehlich-3 solutions. Bragantia 57, 185-192. Dogan M, Demirors Saygideger S, Colak U (2009) Effect of lead toxicity on aquatic macropyhte Elodea canadensis Michx. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 83, 249-254 Eun SO, Youn HS, Lee Y (2000) Lead disturbs microtubule organization in the root meristem of Zea mays. Physiol. Plant 110, 357-365. Farago ME, Mullen WA (1979) Plants which accumulate metals. Part IV. A possible copper-proline complex from the roots of Armeria maritima. Inorg. Chim. Acta 32, 93-94. Fargasova A (1994) Effect of Pb, Cd, Hg, As and Cr on germination and root growth of Sinapis alba seeds. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 52, 452-456. Foster P (1976) Concentrations and concentration factors of heavy metals in brown algae. Environ. Pollut. 10, 45-53. Johnson MS, Eaton JW (1980) Environmental contamination through residual trace metal dispersal from a derelict lead-zinc mine. J. Environ. Qual. 9, 175-179. Hare PD, Cress WA (1997) Metabolic implications of stress-induced proline accumulation in plants. Plant. Growth Regul. 21, 79-102. Kabata-Pendias A, Pendias H (1984) Trace elements in soils and in plants. CRC Press, Inc. USA. Krupa Z (1988) Cadmium-Induced changes in the composition and structure of the light harvesting chlorophyll a/b protein complexs II in radish cotyledons. Phyisol. Plant. 73, 518-524. Lane SD, Martin ES (1977) A histochemical investigation of lead uptake in Raphanus sativus. New Phytol. 79, 281-286. Lavid N, Schwartz A, Tel Yarden O, Or E (2001) The involvement of polyphenols and peroxidase activities in heavy-metal accumulation by epidermal glands of the waterlily (Nymphaeaceae). Planta 212, 323-331. Lichtenthaler HK, Wellburn AR (1985) Determination of total carotenoids and chlorophylls a and b of leaf in different solvents. Biochem. Soc. Trans. 603, 591-592. Lowry OH, Rosenbrough NJ, Farr AL, Randall RJ (1951) Protein measurement with folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193, 265-275. Miranda MG, Ilangovan K (1996) Uptake of lead by Lemna gibba L. influnce on spesific growth rate and basic biochemical changes. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 56, 1000-1007. Mishra S, Srivastava S, Tripathi RD, Kumar R, Seth CS, Gupta DK (2006) Lead detoxification by coontail (Ceratophyllum demersum L.) involves induction of phytochelatins and antioxidant system in response to its accumulation. Chemosphere 65, 1027-1039. Nagoor S (1999) Physiological and biochemical responses of cereal seedlings to graded levels of heavy metals. II. Effects on protein metabolism in maize seedlings. Adv. Plant Sci. 12, 425-433. Obroucheva NV, Bystrova EI, Ivanov VB, Anupova OV, Seregin IV (1998) Root growth responses to lead in young maize seedlings. Plant Soil 200, 55-61. Ozturk L, Eker S, Ozkutlu F, Cakmak I (2003) Effect of cadmium on growth and concentrations of cadmium, ascorbic acid and sulphydryl groups in durum wheat cultivars. Turk. J. Agric. For. 27, 161-168. 103
Ekoloji Doðan ve Çolak Ratkevicius N, Correa JA, Moenne A (2003) Copper accumulation, synthesis of ascorbate and activation of ascorbate peroxidase in Enteromorpha compressa (L.) Grev. (Chlorophyta) from heavy metalenriched environments in Northern Chile. Plant Cell Environ. 26, 1599-1608. Ruiz JM, Romero L (2001) Bioactivity of the phenolic compounds in higher plants. In: Rahman A. (ed.), Studies in natural products chemistry, Vol. 25 F, Elsevier Science, 651-681. Sharmila P, Pardha Saradhi P (2002) Proline accumulation in heavy metal stressed plants: an adaptive strategy. In: Prasad MNV, Strazlka K (eds) physiology and biochemistry of metal toxicity and tolerance in plants, Kluwer, Dordrecht, 179-199. Torricelli E, Gorbi G, Pawlik-Skowronska B, di Toppi LS, Corradi MG (2004) Cadmium tolerance, cysteine and thiol peptide levels in wild type and chromium-tolerant strains of Scenedesmus acutus (Chlorophyceae). Aquat.Toxicol. 68, 315-323. Waisberg M, Joseph P, Hale B, Beyersmann D (2003) Molecular and cellular mechanisms of cadmium carcinogenesis. Toxicology 192, 95-117. Yang YY, Jung JY, Song WY, Suh HS, Lee Y (2000) Identification of rice varieties with high tolerance or sensitivity to lead and characterization of the mechanism of tolerance. Plant Physiol. 124, 1019-1026. 104