Morphological, physiological and genotoxic alterations induced by cadmium in wheat (triticum aestivum l.)

Abstract

Ağır metal kirliliği günümüzün küresel ölçekli sorunlarındandır. Son dönemde yapılançalışmalar Kırgızistan’da da ağır metal kirliliği yaşandığını ve kirliliğin özelliklekadmiyum (Cd) kirliliği şeklinde öne çıktığını göstermiştir. Bu sebeple mevcutçalışmada Kırgızistan’da yaygın olarak ekilen buğday (Triticum aestivum L. var.intensivnaya) ve arpa (Hordeum vulgare L. var. alta) varyetelerine ait tohumlar teminedilip in vitro koşullarda çimlendirilerek Cd’un bitkiler üzerindeki genotoksik etkileriaraştırılmıştır. Çalışmada amaca uygun olarak, çimlendirilen buğday ve arpa bitkilerikontrol grubu ve deney grubu bitkiler (50, 100, 200 ve 400 μM Cd uygulanan) olmaküzere ayrılmıştır. Uygulanan Cd stres şartları, belirtilen konsantrasyonlarda CdCl2 içerenHoagland çözeltilerinin, bitkilere 1 ay boyunca günaşırı sıklıkta 20’şerml hacimde verilmesiyle oluşturulmuştur. Hoagland içerisinde verilen Cd’un bitkiyapraklarındaki akümülasyon değerleri ICP-OES cihazı kullanarak ölçülmüştür.Akümüle edilen Cd’un, araştırılan fizyolojik parametreler (yaprak uzunluğu, yaprak eni,yaprak yaş ve kuru ağırlıkları, yaprakta toplam klorofil miktarı) üzerindeki etkileriincelenmiştir. Ayrıca bitki yapraklarındaki genotoksik etkilerinin belirlenmesi amacıyla,modifiye edilmiş CTAB yöntemi ile DNA izolasyonu yapılmış ve sonrasında farklı ISSR(Inter Simple Sequence Repeat-Basit Tekrarlı Diziler Arası Polimorfizm) primerlerininhedeflediği bölgeler PZR ile çoğaltılmıştır. PZR ile elde edilen amplikonlar sonrasındaagaroz jel elektroforezi ile ortaya çıkan DNA bant profilleri kontrol grubu ile deneygrubu karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Elde edilen bant profillerinden yola çıkarak Cdstresine maruz kalmış bitkilerin genomik kararlılık değeri (GKY-Genomic TempleteStability (GTS)) hesaplanmış ve söz konusu veriye dayalı olarak bitkilerin hangi stresseviyesine dayanıklı/duyarlı oldukları belirlenmiştir. Çalışma sonucunda ICP-OES veDNA bant profil verileri birbirleriyle ilişkilendirilerek kadmiyumda doza bağlıgenotoksik etkiler ortaya konmuştur.