Bakır Stresi Altındaki Genç Patlıcan Bitkilerine Hümik Asit Uygulamalarının Etkisi

Öz

Ağır metal içeren ortamların bitkiler üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmak için hümik asit uygulamaları kullanılabilmektedir. Bu çalışmada, yüksek bakır içeren koşullarda yetiştirilen, tuza ve kuraklığa tolerans düzeyleri daha önce belirlenmiş patlıcan genotiplerinin (Burdur Merkez, Burdur Bucak, Kemer ve Giresun) bazı morfolojik ve biyokimyasal özellikleri üzerine, hümik asitin etkileri incelenmiştir. Kontrollü sera koşullarında yürütülen çalışmada, patlıcan tohumları torf ve perlit karışımı ortamında çimlendirilmiş ve ekimden 20 gün sonra fideler, saksılara şaşırtılmıştır. Bitkiler 4-5 gerçek yapraklı olduklarında 3 farklı hümik asit dozu (0, 500, 1000 ppm) uygulanmış, hümik asit uygulamasından 7 gün sonra, içerisinde 200 µM Cu bulunan sulama suyu ile sulanmaya başlanmıştır. Bitkiler 40 gün boyunca sulandıktan sonra bu sürenin sonunda hasat edilmiş ve analizler için örnek alımı yapılmıştır. Çalışmada bitkiler, yeşil aksam ve kök yaş ağırlığı, yeşil aksam ve kök kuru ağırlığı, gövde ve kök boyu, yaprak alanı, klorofil ve MDA miktarı, süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), askorbat peroksidaz (APX) ve glutatyon redüktaz (GR) enzim aktiviteleri yönünden incelenmiştir. Cu uygulaması patlıcan genotiplerinin yeşil aksam ve köklerinin yaş ve kuru ağırlıklarında, kök ve gövde boyunda, yaprak alanı ve klorofil değerlerinde azalmaya neden olmuştur. MDA miktarı ve antioksidatif enzim aktiviteleri, Cu uygulaması ile birlikte bitkilerde artış göstermiştir. Tuza tolerant olan Burdur Merkez ve Burdur Bucak genotipleri, hassas olan Giresun ve Kemer genotiplerine oranla Cu uygulamasının oluşturduğu stres etkisine çok daha iyi bir dayanım sergilemiştir. Hümik asit uygulamaları, Cu stresinin büyüme ve gelişmeyi sınırlandırıcı etkisinin azaltılması üzerinde olumlu etki yapmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Solanum melongena L.
• genotip
• Cu
• hümik asit
• antioksidatif enzim

The Effects of Humic Acid Applications on Eggplants Grown Under Copper Stress

Abstract

Humic acid applications can be used to reduce the negative effects of the environment on plants that contain heavy metals. This study was carried out to determine the effects of humic acid on the eggplant genotypes (Burdur Merkez, Burdur Bucak, Kemer ve Giresun) treated by copper stress. Two of the eggplant genotypes are salt and drought tolerant, and the other two genotypes sensitive. The study conducted under the controlled greenhouse conditions. Eggplant seeds were germinated in the growth substrate a mixture of peat and perlite and the seedlings were transplanted into pots at 20 days after sowing. Plants when they are 4-5 true leaves, 3 different humic acid levels (0, 500, 1000 ppm) were applied and 7 days later after this application, the plants were irrigated with the 200 µM Cu solution. During 40 days, the plants were irrigated at the field capacity level with tap water, and then they were harvested, samples for analysis were performed. plants were investigated for shoot and root fresh weight, shoot and root dry weight, shoot and root length, leaf area, chlorophyll and MDA level of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) enzyme activities Ali genotypes are adversely affected by Cu applications. In parallel to this Cu dose led to a reduction in values of fresh and dry weight of shoot and root, stem and root length, leaf area of eggplant genotypes. MDA amounts and antioxidative enzyme activities increased in plants irrigated with the solution contains heavy metal. The compared to tolerant genotypes Burdur Merkez and Burdur Bucak, salt sensitive Giresun and Kemer genotypes showed much better tolerance to abiotic stress factor which consists of Cu applications. Humic acid applications had a positive effect on reducing of the limiting effect of Cu stress on growth and development.

Keywords

• Solanum melongena L.
• genotype
• Cu
• humic acid
• antioxidative enzymes

References

1. Ahmed, A., Hasnain, A., Akhtar, S., Hussain, A., Ullah, A., Yasin, G., Wahid, A., Mahmood, S., 2010. Antioxidant enzymes as bio-markers for copper tolerance in safflower (Carthamus tinctorius L.). African J. Biotech., 9(33):5441-5444.
2. Anonymous, 1985. Water Quality for Agriculture. FAO Irrigation and Drainage Paper. 29, Rev.l. Rome. (Erişim: Mart 2014).
3. Anonymous, 2012. Türkiye İstatistik Kurumu http://tuikrapor.tuik.gov.tr/reports. (Erişim: Aralık 2014).
4. Asri, F.Ö., Sönmez, S., 2006. Ağır metal toksisitesinin bitki metabolizması üzerine etkileri. Derim 36-45.
5. Bekiaroglou, P., Karataglis, S., 2002. The effect of lead and zinc on Mentha spicata. J. Agronomy & Crop Science 188:201-205.
6. Bozkurt, M. A., Şensoy, S., Çelik, İ., Türkmen, Ö., Bitiktaş, A., 2010. Toxic effects of excess Cu₂+ and Zn₂+ on growth and some antioxidant enzymes of tomato. Fresenius Envir. Bull., 19(7):1295-1299.
7. Çakmak, I., Marschner, H., 1992. Magnesium deficiency and highlight intensity enhance activities of superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase in bean leaves. Plant Physiol., 98:1222-1226.
8. Çakmak, I., 1994. Activity of ascorbate-dependent H₂O₂ scavenging enzymes and leaf chlorosis are enhanced in magnesium and potassium deficient leaves, but not in phosphorus deficient leaves. J. Exp. Bot. 45:1259-1266.

9. Çimrin, K.M., Karaca, S., Bozkurt, M.A., 2001. Mısır bitkisinin gelişimi ve beslenmesi üzerine humik asit ve NPK uygulamalarının etkisi. Tarım Bilimleri Dergisi 7(2):95-100.
10. Dahmani-Müller, H., Oort, F., Gelie, B., Blabene, M., 2000. Strategies of heavy metal uptake by three plants species growing near a metal smelter. Environ. Pollut. 109:231-238.
11. Daşgan, H.Y., Koç, S., 2009. Evaluation of salt tolerance in common bean genotypes by ion regulation and searching for screening parameters. J. Food Agric. Env. 7(2):363-372.
12. Demir, E., Çimrin, K.M., 2011. Arıtma çamuru ve humik asit uygulamalarının mısırın gelişimi, besin elementi ve ağır metal içerikleri ile bazı toprak özelliklerine etkileri. J. Agric. Sci., 17:204-216.
13. Dinakar, N., Nagajyothi, P.C., Suresh, S., Udaykiran, Y., Damodharam, T., 2008. Phytotoxicity of cadmium on protein, proline and antioxidant enzyme activities in growing A. hypogaea L. seedlings. J. Env. Sci., 20:199-206.
14. Dunand, V.F., Epron, D., Sosse, A.B., Badot, P.M., 2002. Etfects of copper on growth and on photosynthesis of mature and expanding leaves in cucumber plants. Pl. Sci., 163:53-8.
15. El-Beltagi, H.S., Mohamed, A.A., Rashed, M.M., Response of antioxidative enzymes to cadmium stress in leaves and roots of radish (R.sativus L.). Not. Sci. Bio. 2(4):76-82.
16. Fariduddin, Q., Khalil, R.R.A.E., Mir, B.A., Yusuf, M., Ahmad, A., 2013. 24-Epibrassinolide regulates photosynthesis, antioxidant enzyme activities and proline content of Cucumis sativus under salt and/or copper stress. Environ. Monit. Assess. 185:7845-7856.
17. Fargasova, A., 2001. Phytotoxic effects of Cd, Zn, Pb, Cu and Fe on Sinapis alba L. seedlings and their accumulation in roots and shoots. Biologia Plantarum 44(3):471-473.
18. Farooqui, A., Suhail, S., Arif, J.M., Zeeshan, M., 2011. Antioxidant enzymes activities, total phenols and proline content in Nostoc muscorum exposed to copper stress. Biochem. Celi. Arch., 11(1):71-77.
19. Fidalgo, F., Azenha, M., Silva, A.F., Sous, A, Santiago, A., Ferraz, P., Teixeira, J., 2013. Copper-induced stress in Solanum nigrum L. and antioxidant defense system responses. Food and Energy Security 2(1):70-80.
20. Foyer, C.H., Fopez-Delgado, H., Dat, J.F., Scott, I.M., 1997. Hydrogen peroxide and glutathione-associated mechanisms of acclamatory stress tolerance and signaling. Physiol. Plant., 100:241-254.
21. Freed, R., Einensmith, S.P., Guets, S., Reicosky, D., Smail, V.W., Wolberg, P., 1989. User’s guide to MSTAT-C, An Analysis of Agronomic Research Experiment. Mich. State Univ. USA.
22. Gerzabek, M.H., Ullah, S.M., 1990. Influence of fulvic and humic acids on Cd and Ni-toxicity to Zea mays (E.). Die Bodenkul. 41:115-124.
23. Ghani, A., Shah, A.U., Akhtar, U., 2010. Effect of lead toxicity on growth, chlorophyll and lead (Pb) content of two varieties of maize (Zea mays L.). Pakistan J. Nutri., 9(9):887-891.
24. Gupta, M., Cuypers, A., Vangronsveld, J., Clijsters, H. 1999. Copper affects the enzymes of the ascorbate-glutathione cycle and its related metabolites in the roots of Phaseolus vulgaris. Physiol. Plant., 106:262-267.
25. Gupta, D.K., Nicoloso, F.T., Schetinger, M.R.C., Rossato, L.V., Pereira, L.B., Castro, G.Y., Srivastava, S., Tripathi, R.D., 2009. Antioxidant defense mechanism in hydroponically grown Zea mays seedlings under moderate lead stress. Journal of Hazardous Materials 172:479-484.
26. Gür, N., Topdemir, A., Munzuroğlu, Ö., Çobanoğlu, D., 2004. Ağır metal iyonlarının (Cu+2, Pb+2, Hg+2, Cd+2) Clivia sp. bitkisi polenlerinin çimlenmesi ve tüp büyümesi üzerine etkileri. F.Ü. Fen ve Mat. Bil. Dergisi, 16(2):177-182.
27. Haktanır, K., Arcak, S. 1998. Çevre Kirliliği. Ankara Üniversitesi, Yayın No:1503, Ders Kitabı:457, Ankara.
28. Hegedus, A., Erdei, S., Horvath, G., 2001. Comparative studies of H₂O₂ detoxifying enzymes in green and greening barley seedlings under cadmium stress. Plant. Sci., 16:1085-1093.
29. Kaçar, B., İnal, A., 2008. Bitki Fizyolojisi. Nobel Yayın No:1241-477, Ankara.
30. Kennedy, C.D., Gonsalves, F.A.N., 1987. The action of divalent zinc, cadmium, mercury, copper and lead on the trans-root potential and efflux of excised roots. J. Exp. Bot., 38:800-817.
31. Kıran, S., Özkay, F., Ellialtıoğlu, Ş.Ş., Kuşvuran, Ş., 2014. Tuz stresine tolerans seviyeleri belirlenmiş bazı genotiplerin kuraklık stresine tepkilerinin belirlenmesi. TAGEM Proje Sonuç Raporu.
32. Kıran, Y., Munzuroğlu, Ö., 2004. Mercimek tohumlarının çimlenmesi ve fide büyümesi üzerine kurşunun etkileri. F.Ü. Fen ve Mühendislik Dergisi 16(1):l-9.
33. Kırbağ Zengin, F., 2002. Bazı ağır metallerin (Hg++, Cd++, Cu++ ve Pb++) fasulye fidelerinin gelişmesi üzerindeki etkilerinin biyokimyasal yönden araştırılması. Doktora Tezi, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Elâzığ.
34. Kuşvuran, Ş., 2010. Kavunlarda kuraklık ve tuzluluğa toleransın fizyolojik mekanizmaları arasındaki bağlantılar. Doktora Tezi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 355s, Adana.
35. Larbi, A., Morales, F., Abadia, A., Gogorcena, Y., Lucena, J.J., Abadia, J., 2002. Effects of Cd and Pb in sugar beet plants grown in nutrient solution: induced Fe deficiency and growth inhibition. Funct. Plant Biol. 29:1453-1464.
36. Livens, F.R., 1991. Chemical reactions of metals with humic material. Envir. Poll., 70(3):183-208.
37. Liu, Y., Wang, X., Zeng, G., Qu, D., Gu ,J., Zhou, M., Chai, L., 2007. Cadmium-induced oxidative stress and response of the ascorbate-glutathione cycle in Bechmeria nivea L. Gaud. Chemosphere 69:99-107.
38. Luna, C., Seffino, L.G., Arias, C., Taleisnik, E., 2000. Oxidative stress indicators as selection tools for salt tolerance in Chloris gayana. Pl. Breed 119:341-345.
39. Lutts, S., Kinet, J.M., Bouharmont, J., 1996. NaCl-induced senescence in leaves of rice cultivars differing in salinity resistance. Ann. Bot. 78:389-398.
40. Martins, L.L., Mourato, M.P., Baptista, S., Reis, R., Carvalheiro, F., Almeida, A.M., Fevereiro, P., Cuypers, A., 2014. Response to oxidative stress induced by cadmium and copper in tobacco plants (N.tabacum) engineered with the trehalose-6-phosphate synthase gene (AtTPSl). Acta Physiol. Plant. 36(3):755-765.
41. Ouzounidou, G., 1994. Copper induced changes on growth, metal content and photosynthetic functions of Alyssum montanum L. plants. Envir. Exp. Botany 34:165-172.
42. Padem, H., Öcal, A., 1999. Effect of humic acid applications on yield and some characteristics of processing tomato. Acta Hort., 487:159-164.
43. Pourakbar, L., Khayami, M., Khara, J., Farbodnia, T., 2007. Copper-induce change in antioxidative system in maize (Zea mays L.). Pakistan J. Biol. Sci., 10(20):3662-3667.
44. Raskin, I., Ensley, B.D., 2000. Phytoremediation of Toxic Metals: Using Plants to Clean up The Environment. John Wiley and Sons, New York, 304p.
45. Saeed, A., Sohail, M., Rashi, N., Iqbal, N., 2013. Effects of heavy metals toxicity on the biochemical response in tomato plants grown in contaminated silt-soil. Bangladesh J. Sci. Ind. Res., 48(4):229-236.
46. Sharma, P., Dubey, R.S., 2005. Lead toxicity in plants. Braz. J. Plant Physiol. 17(1):35-52.
47. Sosse, B.A., Genet, P., Dunand-Vinit, F., Toussaint, L.M., Epron, D., Badot, P.M., 2004. Effect of copper on growth in cucumber plants (Cucumis sativus) and its relationships with carbohydrate accumulation and changes in ion contents. Plant Science, 166:1213-1218.
48. Steffens, J.D., 1990. The heavy metal-binding peptides of plants. Annual Review Plant Physiology MolecularBiology, 41:533-575.
49. Stevenson, F.J., 1994. Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions. 2nd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York, 285p.
50. Thounaojam, T.C., Panda, P., Mazumdar, P., Kumar, D., Sharma, G.D., Sahoo, L., Panda, S.K., 2012. Excess copper induced oxidative stress and response of antioxidants in rice. Pl. Physiol. Biochem., 53:33-39.
51. Ullah, M.S., Gerzabek, M.H. 1991. Influence of fulvic and humic acids on Cu-and V-toxicity to Zea mays (L.). Die Bodenk. 42(2):123-134.
52. Vaillant, N., Monnet. F., Hitmi, A., Sallanon, H., Coudret, A., 2005. Comparative study of responses in four Datura species to a zinc stress. Chemosphere 59:1005-1013.
53. Yaşar, F., 2003. Tuz stresi altındaki patlıcan genotiplerinde bazı antioksidant enzim aktivitelerinin in vitro ve in vivo olarak incelenmesi. Doktora Tezi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 139s, Van.
54. Yong, X., Zhang, Z., Yang, Q., 2011. Effect of lead stress on growth characteristic and physiological indexes of Altemanthera philoxeroides. Agric. Sci. Tech. 12(3):347-349.
55. Yürekli, F., Porgalı, B., 2006. The effects of excessive exposure to copper in bean plants. Acta Biologica Cracoviensia Series Botanica 48(2):7-13.