Effect of boron pollution on some crops germination, determination of modifications in genetic structure by using RAPD method and reducing this effect by using growth hormones

Abstract

Bitkiler için gerekli elementlerden olan Bor, diğer elementler gibi fazla olduğunda, bitkilerde fizyolojik, biyokimyasal ve genetik birçok sorunlara neden olmaktadır. Bunların belirlenmesinde değişik yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar içerisinde maliyeti düşük, hızlı ve hem de etkin sonuç veren RAPD-PCR yöntemi bu çalışmamızda B kirliliğinin neden olduğu sorunları anlamak için kullanılmıştır. Bu amaç çerçevesinde literatürde bora karşı dirençli, yarı dirençli ve hassas bazı tarım bitkileri üzerinde RAPD-PCR analizleri yapılmıştır.Daha önce genotoksik etkileri konusunda çalışma yapılmamış olan bor elementinin fasülye (Phaseolus vulgaris L.), nohut (Cicer arietinum L.), mısır (Zea mays L.), buğday (Triticum aestivum L.), arpa (Hordeum vulgare L.) ve domates (Solanum lycopersicum L.) bitkileri üzerinde meydana getirdiği zararlar, RAPD bant profilleri kullanılarak belirlenmiştir. Bu çalışmaya göre, bitkilerin büyüme oranlarında fasulyede 10 ppm % (-) 9, nohutta 50 ppm % (-) 13, mısırda 50 ppm % (-) 14, buğdayda 10 ppm % (-) 19, arpada 10 ppm % (-) 23, domateste 10 ppm % (-) 31 den itibaren çok net bir düşüş, fasulye ve nohutta 50 ppm, mısırda 500 ppm, arpada 750 ppm den itibaren bor maruziyetine karşı belirgin DNA değişiklikleri olduğu ortaya çıkmıştır. Borun neden olduğu büyüme inhibisyonu, RAPD profil farklılıkları ile belirlenen DNA değişiklikleri ile doğrulanmıştır. Bu ilk bulgular, borun tarım ürünleri üzerindeki genotoksik etkisinin araştırılmasında büyüme oranları ile korele edilen RAPD-PCR profillerinin kullanılma etkinliğini güçlendirmektedir.

Boron is an essential element for most crops. Its excess causes significant physiological, biochemical and genetic disorders. Many methods may be used to understand the hazardous effects of toxicants in plants. RAPD-PCR is one of the recent, cost effective, rapid and effective metods.This study elucidates the genotoxic effect of boron on bean (Phaseolus vulgaris L.), chickpea (Cicer arietinum L.), maize (Zea mays L.), wheat (Triticum aestivum L.), barley (Hordeum vulgare L.) and tomato (Solanum lycopersicum L.) as boron sensitive, semi-tolerant and tolerant crops grown on Boron (B) rich soils in Turkey. Experimental results have revealed a sharp decrease in root growth rates, starting from 10 ppm (-) 9 % in bean, 50 ppm (-) 13 % in chickpea, 50 ppm (-) 14 % in maize, 10 ppm (-) 19 % in wheat, 10 ppm (-) 23 % barley, 10 ppm (-) 31 % in tomato and a clear DNA alteration in response to B exposure beginning from 50 ppm in bean and chickpea, 500 ppm in maize and 750 ppm in barley. B-induced growth inhibition was confirmed with DNA alterations detected by RAPD profile changes. These preliminary findings support the effectiveness of the use of these tools in investigation of genotoxic effects of B on crops.