Soğuk plazmanın ocımum basılıcum L. (fesleğen) kallus kültüründe elisitör olarak kullanımı
The utilization of cold plasma as an elicitor in the callus culture of ocimum basilicum L. (basil)
- Tez No: 996739
- Danışmanlar: PROF. DR. RAĞBET EZGİ DURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Biology, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Fenolik bileşikler, Hidrojen peroksit, Malondialdehit, Soğuk plazma, Phenolic compounds, Hydrogen peroxide, Malondialdehyde, Cold plasma
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ocimum basilicum L. (fesleğen) uçucu yağlar ve fenolik bileşiklerce zengin yapısı nedeniyle gıda, kozmetik ve farmasötik endüstride yaygın kullanılan önemli bir tıbbi aromatik bitkidir. Ancak tarla koşullarında iklim, toprak, yetiştirme tekniği ve hasat zamanına bağlı dalgalanmalar, sekonder metabolitlerin standart ve yüksek verimli üretimini güçleştirmektedir. Atmosferik basınçta çalışan soğuk plazma (SP) teknolojisi, düşük enerji gereksinimi, kimyasal kalıntı bırakmaması ve reaktif oksijen/azot türleri üretimi yoluyla bitki metabolizmasını düzenleme potansiyeli sayesinde çevre dostu bir fiziksel elisitör adayı olarak öne çıkmaktadır. Bu sebeplerle bu çalışmanın amacı SP teknolojisinin fesleğen yaprak eksplantlarından elde edilen kallus kültürlerinde fenolik metabolizma, karbonhidrat içeriği ve oksidatif stres göstergeleri üzerindeki etkilerini süreye bağlı olarak ortaya koymaktır. Çalışmada fesleğen fidelerinden alınan genç yaprak eksplantları NAA (2 mg/L) ve BAP (1 mg/ L) içeren MS ortamında kallus indüksiyonuna tabi tutulmuş, benzer yaş ve büyüklükteki kalluslar soğuk atmosferik plazma cihazı ile 0 (kontrol), 60, 120 ve 180 sn sürelerle muamele edilmiştir. Uygulama sonrasında kalluslarda gallik asit, kafeik asit, ferulik asit, kateşin ve kamferol içerikleri ile sükroz, glukoz ve fruktoz düzeyleri HPLC ile; lipid peroksidasyonu malondialdehit (MDA) miktarı üzerinden TBA yöntemiyle; hidrojen peroksit (H₂O₂) düzeyi ise KI esaslı spektrofotometrik yöntemle belirlenmiştir. Sonuçlar SP uygulamasının fesleğen kalluslarında fenolik metabolizmayı belirgin biçimde uyardığını göstermiştir. Toplam fenolik içerik 60 sn'de kontrole göre yaklaşık % 40, 120 sn'de % 84 ve 180 sn'de % 78 oranında artmıştır. Bileşen bazında değerlendirildiğinde gallik asit, kafeik asit, ferulik asit, kateşin ve kamferolün her birinde özellikle 120 sn'lik uygulamada maksimum birikim kaydedilmiştir. Toplam çözünür şeker içeriği 60 sn'de yaklaşık % 49 oranında azalırken, 120 sn'de kontrole göre % 15 artmış, 180 sn'de ise kontrol düzeyine yakın, hafifçe düşük değerler gözlenmiştir. Sükroz miktarı 60 sn'de azalmasına karşın 120 sn'de yaklaşık 2,3 kat artmış, 180 sn'de yeniden kontrol seviyesine yaklaşmıştır. Glukoz ve fruktoz düzeyleri kısa süreli uygulamada belirgin azalma gösterdikten sonra daha uzun sürelerde kısmen toparlanmıştır. Oksidatif stres göstergeleri SP'ye zamana bağlı ancak doğrusal olmayan bir yanıt vermiştir. MDA düzeyi 60 sn'de kontrole göre yaklaşık % 34 azalırken, 120 ve 180 sn'lik uygulamalarda kontrolün yalnızca %25-28 üzerine çıkmıştır. Buna karşılık H₂O₂ miktarı 60 sn'de yaklaşık % 61 artarak en yüksek düzeye ulaşmış, 120 sn'de orta düzeyde artış göstermiş, 180 sn'de ise kontrol seviyesine geri dönmüştür. H₂O₂'deki bu geçici fakat belirgin artışa karşın MDA'daki sınırlı yükseliş, SP'nin fesleğen kalluslarında yüksek hasar oluşturan bir distress yerine, uyarlanabilir nitelikte kontrollü bir oksidatif uyarım (eustres) oluşturduğunu düşündürmektedir. Genel olarak elde edilen bulgular özellikle 120 sn'lik uygulama süresinin toplam fenolik içerik, seçilmiş fenolik bileşikler ve sükroz birikimi açısından optimum yanıtı oluşturduğunu göstermiştir. Aynı sürede H₂O₂ artışının belirgin, MDA artışının ise sınırlı kalmasının SP'nin kallus dokusunda düzenleyici nitelikte bir oksidatif sinyal oluşturduğunu ortaya koymaktadır. Bu sonuçlar fesleğen kalluslarının soğuk plazma temelli, kalıntı bırakmayan elisitasyon stratejilerinde farmasötik açıdan değerli sekonder metabolit birikimini artırmak için uygun bir örnek sistem olduğunu göstermekte ve tıbbi aromatik bitkilerde sürdürülebilir fenolik bileşik üretimine yönelik yeni bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Ocimum basilicum L. (basil) is an important medicinal aromatic plant widely used in the food, cosmetic, and pharmaceutical industries due to its rich composition of essential oils and phenolic compounds. However, fluctuations in climate, soil, cultivation techniques, and harvest timing under field conditions make the standardized and high-yield production of secondary metabolites challenging. Cold plasma (CP) technology, operating at atmospheric pressure, stands out as an environmentally friendly physical elicitor candidate due to its low energy requirements, lack of chemical residues, and potential to regulate plant metabolism through the production of reactive oxygen/nitrogen species. For these reasons, the aim of this study is to reveal the effects of CP technology on phenolic metabolism, carbohydrate content, and oxidative stress indicators in callus cultures obtained from basil leaf explants over time. In the study, young leaf explants taken from basil seedlings were subjected to callus induction in MS medium containing NAA (2 mg/L) and BAP (1 mg/L). Calluses of similar age and size were treated with a cold atmospheric plasma device for 0 (control), 60, 120, and 180 sec. After application, the contents of gallic acid, caffeic acid, ferulic acid, catechin, and kaempferol, as well as the levels of sucrose, glucose, and fructose in the callus were determined by HPLC; lipid peroxidation was determined by the TBA method based on the amount of malondialdehyde (MDA); and the hydrogen peroxide (H₂O₂) level was determined using a KI-based spectrophotometric method. The data were statistically evaluated using one-way analysis of variance and the Tukey multiple comparison test. The results showed that the CP application significantly stimulated phenolic metabolism in basil callus. Total phenolic content increased by approximately 40% at 60 sec, 84% at 120 sec, and 78% at 180 sec compared to the control. When evaluated on a component basis, maximum accumulation was recorded for gallic acid, caffeic acid, ferulic acid, catechin, and kaempferol, particularly in the 120 sec application. The total soluble sugar content decreased by approximately 49% at 60 sec, increased by 15% at 120 sec compared to the control, and was slightly lower at 180 sec, close to the control level. Although the sucrose amount decreased at 60 sec, it increased by approximately 2.3 times at 120 sec and approached the control level again at 180 sec. Glucose and fructose levels showed a significant decrease in the short-term application and partially recovered in the longer periods. Oxidative stress markers showed a time-dependent but non-linear response to CP. The MDA level decreased by approximately 34% at 60 seconds compared to the control, while at 120 and 180 seconds, it only increased to 25-28% above the control. In contrast, H₂O₂ levels increased by approximately 61% at 60 seconds, reaching the highest level, showed a moderate increase at 120 seconds, and returned to control levels at 180 seconds. Despite this temporary but significant increase in H₂O₂, the limited rise in MDA suggests that CP creates a controlled oxidative stimulation (eustress) rather than a distress causing high damage in basil calluses. Overall, the findings indicate that the 120-second application time produced the optimal response in terms of total phenolic content, selected phenolic compounds, and sucrose accumulation. The marked increase in H₂O₂ and the limited increase in MDA during the same period reveal that CP creates a regulatory oxidative signal in callus tissue. These results demonstrate that basil calluses are a suitable model system for increasing the accumulation of pharmacologically valuable secondary metabolites in cold plasma-based, residue-free elytization strategies and present a new approach for sustainable phenolic compound production in medicinal aromatic plants.
Benzer Tezler
- Soğuk plazmanın elektromanyetik dalganın yayılması üzerine etkisi
The Effect of the cold plasma on the proparation of the electromagnetic waves
ALİ YEŞİL
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MEHMET AYDOĞDU
- Soğuk plazmanın içme sularında Escherichia coli üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of cold plasm on Escherichia coli in drinking water
AHMET FIRATOĞLU
- Atmosferik soğuk plazmanın yüksek ihracat kapasitesine sahip kuru incir ve kuru üzümdeki aflatoksinler ve okratoksin a üzerine etkisi
The effect of atmospheric cold plasma on aflatoxins and ocratoxin a in dried figs and raisins with high export capacity
DUYGU BENZER GÜREL
Doktora
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM ÇAĞINDI
- Değişik kömür numuneleri üzerine soğuk plazmanın etkisinin incelenmesi ve adsorpsiyon uygulamaları
Investigation and adsorption applications of cold plasma effects on different coal samples
GÜLTEN ELÇİ ÖLÇENOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAFER SAKA
- Atmosferik basınç soğuk plazmanın restoratif diş tedavisinde kullanımının araştırılması
Investigation of the use of atmospheric pressure cold plasma in restorative dental treatment
SÜLEYMAN KORKUT BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Diş HekimliğiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÜLEÇ