In vitro koşullarda çoğaltılan bazı su bitkilerinin fitoremediasyon potansiyellerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmanın amacı, in vitro koşullarda çoğaltılan akuatik bitkiler olan Ceratophyllum demersum L. ve Pogostemon erectus (Dalzell) Kuntze'un fitoremediasyon potansiyellerini araştırmaktır. In vitro sürgün rejenerasyonu için sürgün ucu ve boğum eksplantları, farklı konsantrasyonlarda Benzilaminopurin (BAP), Thidazuron (TDZ) ve Kinetin (KIN)'i tek veya Naftalin asetik asit (NAA) ile içeren agarla katılaştırılmış ya da sıvı Murashige ve Skoog (MS) besin ortamında kültüre alınmıştır. Ayrıca her iki bitkinin sürgün ucu eksplantları kırmızı:mavi LED ışıklarının farklı kombinasyonları (4K:1M, 3K:1M, 2K:1M, 1K:1M) ve kırmızı, mavi, beyaz LED ve beyaz flouresan (kontrol) ışıkları altında inkübe edilmiş ve in vitro bitki rejenerasyonu için en etkili ışık çeşidi 2K:1M LED ışıklar olarak tespit edilmiştir. C. demersum ve P. erectus'un dış koşullara adaptasyonundan sonra bitkiler, farklı konsantrasyonlarda ve sürelerde (1, 3 ve 5 gün) kadmiyum (Cd) için Cd(NO3)2.4H2O'a, krom (Cr) için Cr(NO3)3.9H2O'a ve kurşun (Pb) için Pb(NO3)2'a maruz bırakılmış, ardından bitkilerin metal içerikleri, biyokonsantrasyon faktörü (BKF), taze ve kuru ağırlıkları, fotosentetik pigment içerikleri (klorofil a ve b, toplam klorofil ve karotenoit), protein seviyeleri ve lipit peroksidasyonları (Malondialdehit-MDA içerikleri) analiz edilmiştir. Her iki türün ağır metal akümülasyonlarının solüsyondaki metal konsantrasyonu ve uygulama süresinin artmasıyla yükseldiği tespit edilmiştir. Fotosentetik pigment ve protein içerikleri kontrol ile karşılaştırıldığında metal konsantrasyonu ve maruz kalma periyodunun artması ile azalırken, MDA seviyeleri kontrol ile karşılaştırıldığında artmıştır. Bu sonuçlar, metal birikim yeteneklerinden dolayı C. demersum ve P. erectus'un Cd, Cr ve Pb ile kirlenmiş su ortamlarının remediasyonu için etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Ağır metal, Akümülasyon, Ceratophyllum demersum, Pogostemon erectus, Sürgün rejenerasyonu

The aim of the present study was to investigate of phytoremediation potentials of in vitro propagated aquatic plants, Ceratophyllum demersum L. and Pogostemon erectus (Dalzell) Kuntze. Shoot tip and nodal explants were cultured on agar solidified or liquid Murashige and Skoog (MS) medium containing different concentrations of Benzylaminopurine (BAP), Thidazuron (TDZ) and Kinetin (KIN) with or without Naphthaleneacetic acid (NAA) for in vitro shoot regeneration. Beside, shoot tip explants of both plants were incubated under different combinations of Red:Blue LEDs (4R:1B, 3R:1B, 2R:1B, 1R:1B) or alone red, blue, and white LEDs and white fluorescent lights (control) and the most efficient type of light for in vitro plant regeneration was determined as 2R:1B LED light. After adaptation of C. demersum and P. erectus to external conditions, the plants were exposed to Cd(NO3)2.4H2O for Cd, Cr(NO3)3.9H2O for Cr, Pb(NO3)2 for Pb at different concentrations and durations (1, 3 and 5 days), then the metal contents, bioconcentration factors (BCF), fresh and dry weights, photosynthetic pigment contents (chlorophyll a and b, total chlorophyll and carotenoid), protein levels and lipid peroxidations (Malondialdehyde-MDA contents) of the plants were analyzed. It was determined that heavy metal accumulations of both species increased with increasing of exposure time and metal concentration in the solution. While contents of photosynthetic pigment and protein decreased with increasing of metal concentration and exposure period in comparison with control, MDA levels increased compared to control. These results suggest that due to metal accumulation capabilities, C. demersum and P. erectus can be effectively used for remediation of aquatic environments contaminated with Cd, Cr and Pb.Keywords: Heavy metal, Accumulation, Ceratophyllum demersum, Pogostemon erectus, Shoot regeneration