Çimento fabrikası filtre atıklarının bazı tahıl bitkileri üzerinde fizyolojik ve biyokimyasal etkileri

Abstract

Bu çalışmada, bir çimento fabrikasından elde edilen filtre atıklarının bitkiler üzerinde olan etkileri çimlenme yeteneği, fide büyümesi ve bazı biyokimyasal parametreler (antioksidatif cevap mekanizmaları) yönünden araştırılmak istenmiştir. Bu amaç için model organizma olarak buğday (Triticum aestivum cv. Gün 91) ve arpa (Hordeum vulgare cv. Tokak) bitkileri kullanılmıştır. Bitkiler, çimlenme deneyleri için 6 gün, fide aşaması deneyleri için 10 gün kontrollü şartlarda 22/20 oC?de büyütülmüştür. Çimento fabrikası filtresinin farklı yerlerinden alınan atıkların belirli konsantrasyonlarada (10-4, 10-3, 10-2 ve 10-1 g/mL) sulu çözeltileri hazırlanmış ve daha sonra bu çözeltiler çimlenme deneyleri için tohumların çimlendirildiği petri ortamına, fide aşaması deneyleri için kum kültürü ortamında yetiştirilen bitkilerin yapraklarına uygulanmıştır. Çimlenme deneylerinin son gününde tohumların çimlenme oranları, kök-gövde uzunlukları ve fidelere ait yaprak ve köklerin kuru ağırlıkları ölçülmüştür. Ayrıca, fidelerin yaprak ve kökleri kullanılarak biyokimyasal parametrelerden lipid peoksidasyon seviyesi (malondialdehid olarak), H2O2 içeriği, klorofil ile karoten miktarları ve antioksidan enzimlerden katalaz, peroksidaz, süperoksit dismutaz aktivitesi belirlenmiştir. Çimento tozu uygulaması, buğdayda bariz olmamakla birlikte, arpada konsantrasyona bağlı olarak çimlenme oranını azaltmada ve çimlenme hızını geciktirmede etkili olmuştur. Buna ilave olarak, kök ve gövde uzunluğu ile kuru ağırlık miktarlarını da önemli oranda (P<0.05) düşürmüştür. Diğer taraftan uygulanan çimento tozu konsantrasyonuna olarak bağlı 10 günlük fidelerin yapraklarında klorofil ve karoten miktarlarının arpada arttığı, buğdayda ise azaldığı belirlenmiştir. Bitkilerin yaprak ve köklerindeki lipid peroksidasyonu (LPO) seviyesi, uygulanan çimento tozu konsantrasyona bağlı olarak arpada artarken, buğdayda değişmemiştir. Çimento tozu uygulamaları hidrojen peroksit (H2O2) miktarını konsantrasyon artışına paralel olarak, buğdayın kök ve yapraklarında artırmıştır. Arpada ise H2O2 miktarı üzerinde köklerde belirgin bir artışa sebep olurken, yapraklarda önemli bir etkiye (P>0.05) neden olmamıştır. Çimento fabrikası atıkları, buğday fidelerinin kök ve yapraklarında süperoksit dismutaz (SOD) ve katalaz (CAT) aktivitesini, konsantrasyon artışına paralel olarak artırmıştır. Arpa fidelerinin kök ve gövdesinde ise SOD aktivitesi üzerinde belirgin bir etki (P>0.05) yapmazken, CAT aktivitesi düşmüştür (P<0.05). Diğer taraftan çimento fabrikası filtre atıkları hem buğday hem de arpada kök ve gövdede peroksidaz (POD) aktivitesini önemli oranlarda (P<0.05) artırmıştır. Sonuç olarak, çimento tozu kirliliğine bağlı stresinin belirlenmesinde oksidatif stres parametrelerinin önemli bir indikatör olduğu ve bitkilerin bu strese cevabında ve tolerans mekanizmasında antioksidan enzimlerin önemli bir rol üstlendiği belirlenmiştir. Ayrıca, incelenen bitkilerden buğdayın bu kirliliğe karşı toleransının daha fazla olduğu belirlenmiştir. 2012, 102 Sayfa Anahtar Kelimeler: Antioksidan enzim, arpa, buğday, çimento, Hordeum vulgare , klorofil, oksidatif stres, reaktif oksijen türleri, Triticum aestivum

In this study, the seedling germination, plant growth parameters, physiological and biochemical changes on leaves and roots under oxidative stress were studied under the stress of cement dust filter waste. For this purpose, wheat (Triticum aestivum cv. Gün 91) and barley (Hordeum vulgare cv. Tokak) are used as model organisms. Plants were grown 22/20 oC for 6 days for seedling germination and 10 days for the development. Different waste concentrations (10-4, 10-3, 10-2and10-1g/mL) of solutions that were discarded from cement plant filter were applied to seeds on petri dish, and seedlings were raised in sand cultures. Plant leaves and roots of the plant growth parameters were examined. The final day of germination tests, germination rate of the seeds, leaf and root length and dry weight of seedling?s leaf and root were measured. In addition, using biochemical parameters, lipid peroxidation level (malondialdehyde) of the leaves and roots of seedlings, the H2O2 content, the amount of chlorophyll and carotene, and antioxidant enzymes such as catalase, peroxidase, superoxide dismutase activity were determined.Depending on the concentrations applied on, barley showed germination delay and reduce the germination rates, however, there was not an obvious effect in wheat. In addition, an effective inhibition (P<0.05) was found on the amounts of stem, root length and dry weight. On the other hand, the applied cement concentrations increased amount of chlorophyll a, b and total carotenoid in wheat; however, they were decreased in barley.Lipid peroxidation (MDA) on plant leaves and roots in wheat directly proportional with the applied cement dust concentrations, but no change was observed on barley. On wheat, in parallel with the concentrations, the amount of hydrogen peroxide (H2O2) increase was found in both root and leaves. While it caused increase in barley root, there are no observed changes (P>0.05) in leaves. Applying cement concentrations raised superoxide dismutase (SOD) activity on wheat roots and leaves, but there was not observed an important change (P>0.05) in these parts of barley. Additionally, these concentrations caused an increase in activity of catalase (CAT) in wheat roots and leaves, but on these parts, no observed decrease (P<0.05) in barley, however, it was observed increased peroxidase (POD) activity (P<0.05) on both plants.As a result, oxidative stress parameters is an important indicator determining stress related to cement dust pollution and, antioxidant enzymes have substantial role on the reaction of plants to stress and mechanism of tolerance. What is more finding on this study is that wheat has a wide tolerance to pollution among studied plants.2012, 102 pagesKeywords: Antioxidant enzyme, barley, wheat, cement, Hordeum vulgare, chlorophyll, oxidative stress, reactive oxygen species, Triticum aestivum