Hiperakümülatör centaurea ensiformis P.H.davis bitkisinden izole edilen bakterilerle aspir bitkisinin nikel toleransının ve fitoremediasyon kapasitesinin arttırılması
Improvement the nickel tolerance and phytoremediation capacity of safflower plant with bacteria isolated from the hyperaccumulator centaurea ensiformis P.H.davis plant
- Tez No: 943876
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET AKSOY, PROF. DR. YASEMİN EKMEKÇİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Botanik, Botany
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Dünya genelinde artan nikel (Ni) seviyeleri bitkiler başta olmak üzere ekosistemin her bileşeni için giderek artan bir tehdit unsuru olmaktadır. Özellikle tarımsal faaliyet yürütülen karayollarına yakın alanlarda Ni kontaminasyonu nedeniyle hem ürün verimi düşmektedir hem de besin zincirinde ilerleyen Ni, diğer canlılarda birikim ve toksisiteye neden olmaktadır. Ni ile kontamine olmuş tarımsal alanların temizlenmesi veya bu alanlarda yetiştirilebilecek toleranslı bitkilerin geliştirilmesi için çeşitli stratejiler bulunmaktadır. Bu bağlamda öne çıkan fitoremediasyon tekniği, bitki büyümesini teşvik eden bakteriler (PGPB) vb. ajanlarla desteklenerek daha yüksek performansta icra edilebilmektedir. Bu çalışmada, Ni hiperakümülatörü olan Centaurea ensiformis P.H. Davis (Ece sarıbaşı) bitkisinin mikrobiyotasında yer alan, Ni dirençli ve PGPB özellikli olan 6 farklı cinse ait toplamda 13 farklı endofitik bakteri türü tanımlanmıştır. Tanımlanan türlerden 5 tanesi (Peribacillus frigoritolerans, Bacillus sanguinis, Streptomyces pseudovenezuelae, S. canus ve S. griseorubiginosus) ayrı ayrı Carthamus tinctorius L. cv. Yenice (Aspir) bitkisine inoküle edilmiştir. Bu sayede aspir bitkisinin Ni toleransı ile fitoremediasyon kapasitesinin artırılması ve bu artışın hangi mekanizmalar ile gerçekleştiğinin aydınlatılması amaçlanmıştır. Farklı PGPB türleri ile inoküle edilen aspir bitkileri, su kültüründe ve kontrollü iklim koşullarında (25°C sıcaklık, 16/8 saat fotoperiyot ve 250-350 µmol.m⁻¹s⁻¹ ışık şiddeti, %45-55 nem) 21 gün boyunca yetiştirilmiş ve son 7 gün 0.75 mM Ni stresi uygulanmıştır. Ni, aspir bitkisinin köklerinde sürgünlere oranla daha yüksek miktarda akümüle olmuştur. Ni iyonlarının bu dağılımını, uygulanan PGPB suşları farklı yönlerde değiştirebilmiş ve bu nitelikleri doğrultusunda seçilen iki farklı PGPB türü (S. pseudovenezuelae ve S. griseorubiginosus), fitoremediasyon stratejileri açısından değerlendirilmiştir. S. pseudovenezuelae inokülasyonu, aspir bitkisinin sürgünlerinde Ni akümülasyonunu %29.9 artırırken; S. griseorubiginosus ise bu akümülasyonu %21.2 azaltmıştır. S. pseudovenezuelae, sürgünlere yüksek Ni translokasyonuna rağmen klorofil miktarı, bitki boyu ve kuru biyokütle üzerinde olumsuz bir etkiye neden olmamış, hatta çeşitli tolerans mekanizmalarının (özellikle antioksidan sistemler; POD ve APX) daha etkin biçimde çalışmasını destekleyerek oksidatif hasardan bitkiyi korumuştur. S. griseorubiginosus ise sürgünde oluşan toksisiteyi Ni iyonlarını köklerde stabilize ederek sınırlamış, böylece bitkinin membran bütünlüğünü, su içeriğini, klorofil miktarını ve fotosentetik yapıların fonksiyonel bütünlüğünü daha iyi korumasını sağlayarak kuru biyokütle üretimini yani verimini artırmıştır. Sonuç olarak, S. griseorubiginosus inokülasyonu, gıda güvenliği kaygılarının ön planda olduğu Ni ile kirlenmiş tarım alanlarında aspir bitkisinin güvenli ve verimli şekilde yetiştirilmesi için biyolojik açıdan avantajlı bir seçenek sunmasının yanı sıra, fitostabilizasyon temelli fitoremediasyon uygulamaları için de önemli bir potansiyele sahip olduğu görülmüştür. Öte yandan, S. pseudovenezuelae–Aspir birlikteliği, yüksek Ni alımı ve translokasyonu sayesinde fitoekstraksiyon odaklı fitoremediasyon stratejilerinde öne çıkabilecek bir yaklaşım potansiyeli taşımaktadır. Dahası, bu iki bakterinin kombine uygulamalarıyla gerçekleştirilecek ileri çalışmalar, hem Ni ekstraksiyon kapasitesini hem de bitkisel toleransı artırarak, daha etkili ve bütüncül biyoremediasyon stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilecektir.
Özet (Çeviri)
The increasing levels of nickel (Ni) across the globe are becoming a growing threat to ecosystems, particularly to plants. In agricultural areas, Ni contamination not only reduces crop yield but also poses a risk to food safety by allowing Ni to accumulate in organisms through the food chain. To address this issue, several strategies have been developed to either clean up contaminated soils or cultivate plants with enhanced tolerance. Among these, phytoremediation stands out as a promising approach, and its effectiveness can be significantly improved by integrating supportive agents such as plant growth-promoting bacteria (PGPB). In this study, a total of 13 endophytic bacterial strains identified from the microbiota of Ni-hyperaccumulator Centaurea ensiformis P.H. Davis (Ece sarıbaşı) were characterized for their Ni resistance and PGPB traits. Five selected strains (Peribacillus frigoritolerans, Bacillus sanguinis, Streptomyces pseudovenezuelae, S. canus, and S. griseorubiginosus) were individually inoculated into Carthamus tinctorius L. cv. Yenice (safflower). The objective was to enhance the plant's tolerance to Ni stress and its phytoremediation capacity, while also exploring the underlying physiological and biochemical mechanisms involved. Safflower plants inoculated with different PGPB strains were grown hydroponically under controlled environmental conditions (25°C, 16/8 h light/dark cycle, 250–350 µmol·m⁻²·s⁻¹ light intensity, 45–55% humidity) for 21 days. During the final 7 days, 0.75 mM Ni stress was applied. Ni was found to accumulate more in roots than in shoots, but the distribution varied depending on the bacterial strain used. Based on their contrasting effects, two strains—Streptomyces pseudovenezuelae and S. griseorubiginosus—were selected for further evaluation as part of different phytoremediation strategies. Inoculation with S. pseudovenezuelae increased Ni translocation to shoots by 29.9%, yet had no adverse effects on chlorophyll content, plant height, or biomass. On the contrary, it supported antioxidant defense mechanisms (especially POD and APX), helping the plant tolerate oxidative stress. S. griseorubiginosus, on the other hand, restricted Ni accumulation to the roots by 21.2%, effectively reducing shoot toxicity. This helped preserve membrane integrity, water content, chlorophyll levels, and photosynthetic functionality—ultimately enhancing dry biomass production and overall plant growth performance. In summary, S. griseorubiginosus appears to be a promising and safe biotechnological tool for cultivating safflower in Ni-contaminated agricultural lands where food safety is a concern, particularly through phytostabilization. In contrast, the S. pseudovenezuelae–safflower interaction shows greater potential for phytoextraction-based remediation due to its capacity to promote Ni uptake and translocation. Moreover, future research exploring combined applications of these two bacterial strains could lead to the development of more comprehensive and effective phytoremediation strategies by simultaneously enhancing metal removal efficiency and plant resilience.
Benzer Tezler
- Gümüşköy (Kütahya) Ag yatağı çevresindeki toprak ve bitkilerde As, Ag ve Pb düzeyleri ve bunların biyolojik çevre üzerine olası etkilerinin belirlenmesi
The determination of As, Ag and Pb levels in soil and plants around Gümüşköy (Kütahya) Ag deposit and their effects on the biological environment
DERYA YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Jeoloji MühendisliğiFırat ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ŞAŞMAZ
- Hiperakümülatör bitkilerin peyzaj tasarımında kullanılması
Use of hyperacumulator plants in landscape design
HABİBE NACAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Peyzaj MimarlığıIşık ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN UZUN
- Nanopartiküllerin Ceratophyllum demersum L.' nin fitoremediasyon potansiyeli üzerindeki etkisinin belirlenmesi
Determination of impact of nanoparticles on phytoremediation potential of Ceratophyllum demersum L.
SERPİL BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyoteknolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KARATAŞ
- Bor hiperakümülatör bitkilerde mir408 ve bor2 genlerinin yüksek düzeyde ifadesinin bor fitoremediasyonuna etkileri
Effects of mir408 and bor2 overexpression in boron hyperaccumulator plants for boron phytoremediation
İBRAHİM ERTAN ERKAN
Doktora
Türkçe
2019
BiyoteknolojiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UFUK ÇELİKKOL AKÇAY
- Sanayi bölgelerinde yetişen bazı hiperakümülatör bitkilerin metal içerikleri ile histidin düzeyleri arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of correlation between histidine levels and metal concentrations of some hyperaccummulator plants grown around industrial area
ŞÜKRAN AKKUŞ ÖZEN