HİPERAKÜMÜLATÖR Centaurea ensiformis P.H. Davis BİTKİSİNDEN İZOLE EDİLEN BAKTERİLERLE ASPİR BİTKİSİNİN NİKEL TOLERANSININ VE FİTOREMEDİASYON KAPASİTESİNİN ARTTIRILMASI
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Ahmet Aksoy
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
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. griseorubiginosusise 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.