On the ecotoxicological effects of heavy metal pollution of industrial origin determination of wheat varieties

Abstract

At this study, the determination of the effects of heavy metals from industrial sources Cr, Cu, Ni, Fe, Zn on seed germination at 17 wheat Triticum aestivum genotype “Altay-2000”, “Altıntaş-95”, “Aytın-98”, “Bezostaja-1”, “Çetinel-2000”, “Gerek-79”, “Harmankaya-9”, “Kıraç”, Kırgız-95”, “Kunduru-1149”, “Kutluk-94”, “Kümbet-2000”, “Sönmez-2001”, “Sultan-95”, “Süzen-97”, “Yelken-2000” and “Yıldız-98” which are commonly produced at Turkey are aimed. The experiments were carried out in plant growth chambers. For each concentration in each experiment series 100 seeds were used in repetitions of four. Germination tests were performed with the four replicates in a Petri dish. For the duration of the experiments a constant temperature 22±1˚C and photo-period of 12 hours light, 12 hours darkness were maintained; and in 3 different concentrations of the heavy metals 100, 200 and 300 µM . According to all results, statistical importance of the effects of heavy metals at seed germination of inspected wheat types is seen. The zinc has the lowest; the copper has the highest effects on germination. When wheat genotypes compared with their sensitivity level to heavy metals, at 17 genotypes, the most sensitive type is “Kutluk-94” and the most durable type is “Kunduru-1149”. In a conclusion, it is found that the heavy metals can cause the loss of the product with obstruct the germination at wheat and at cultivated areas which are exposed to heavy metals pollution, to get high efficiency and the phytoremediation of this areas, “Kıraç” and “Kunduru-1149” types can be used

Keywords

• heavy metal,wheat,germination,ecotoxicology,pollution,phytoremediation

Endüstriyel kaynaklı ağır metal kirliliğinin buğday çeşitleri üzerindeki ekotoksikolojik etkilerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, endüstriyel kaynaklı ağır metallerin Cr, Cu, Ni, Fe, Zn ülkemizde yaygın olarak üretimi yapılan 17 buğday Triticum aestivum genotipi “Altay-2000”, “Altıntaş-95”, “Aytın-98”, “Bezostaja-1”, “Çetinel2000”, “Gerek-79”, “Harmankaya-9”, “Kıraç”, Kırgız-95”, “Kunduru-1149”, “Kutluk-94”, “Kümbet-2000”, “Sönmez2001”, “Sultan-95”, “Süzen-97”, “Yelken-2000” ve “Yıldız-98” tohum çimlenmesi üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Deneyler için her bir çeşide ait tohumlar 100’erli gruplar halinde sayılıp, steril petri kapları içinde, iklim kabininde, 12/12 saat aydınlık fotoperiyotta, 22±1˚C’de, dörder tekrarlı olmak üzere ve ağır metallerin 3 farklı konsantrasyonunda 100, 200 ve 300 µM yapılmıştır. Tüm sonuçlar topluca değerlendirildiğinde ağır metaller, incelenen buğday çeşitlerinin tohum çimlenmesi üzerindeki etkilerinin istatiksel bakından önemli olduğu; çinkonun çimlenme üzerindeki etsinin en az, bakırın en yüksek olduğu görülmüştür. Buğday genotipleri ağır metallere duyarlık düzeyleri bakımından karşılaştırıldığında; 17 genotip arasında en duyarlı “Kutluk-94” çeşidi olduğu, buna karşın en dayanıklı çeşidin ise “Kunduru-1149” çeşidinin olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak ağır metallerin buğdayda çimlenmeyi engelleyerek üretim kayıplarına neden olduğu; ağır metal kirliliğine maruz kalmış tarım alanlarında, hem yüksek verim almak, hem de bu alanların fitoremediasyonunda “Kıraç” ve “Kunduru-1149” çeşitlerinin kullanılabileceği saptanmıştır

Keywords

• ağır metal,buğday,çimlenme,ekotoksikoloji,kirlilik,fitoremediasyon

References

1. Ak, A., Yücel, E. 2011. Ecotoxicological effects of heavy metal stress on antioxidant enzyme levels of Triticum aestivum cv. Alpu, Biological Diversity and Conservation, 4(3), 19-24 .
2. Algan, FTK., ve Bilen, S. (2005). Toprak Kirlenmesi ve Biyolojik Çevre, Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Dergisi, 36/1, 83-88.
3. Bilgin, O., Korkut, K.Z., Başer, İ., Dağlıoğlu, O., Öztürkİ., Kahraman, T., 2008. Determination of variability between grain yield and yield components of durum wheat varieties (Triticum durum) in thrace region, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi. 5/2, 100-109.
4. Chatterjee A., Chatterjee, C. 2000. Phytotoxicity of cobalt, chromium and copper in cauliflower, Environmental Pollution, 109/1, 69-74.
5. Dixit, V., Pandey, V., Shyam, R. 2001. Differential antioxidative responses to cadmium in roots and leaves of pea (Pisum sativum L. cv. Azad), Journal of Experimental Botany, 52(358), 1101-1109.
6. Güleç T.E., Sönmezoğlu Ö.A., Yıldırım A. 2010. Makarnalık buğdaylarda kalite ve kaliteyi etkileyen faktörler, GOÜ. Ziraat Fakültesi Dergisi, 27/1, 113-120.
7. Kahvecioğlu, Ö., Kartal,G., Güven, A., Timur, S. 2008. Metallerin Çevresel Etkileri I-II, Metalurji, Sayı 136, 137.
8. Kocaer F.O., Başkaya, H.S. (2003). Metallerle kirlenmiş toprakların temizlenmesinde uygulanan teknolojiler, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 8/1, 212-131.

9. Kranner, I., Colville, L. 2011. Metals and seeds: Biochemical and molecular implications and their significance for seed germination, Environmental and Experimental Botany, 72, 93–105.
10. Pandey, N., ve Sharma, P. 2002. Effect of heavy metals Co2+, Ni2+ and Cd2+ on growth and metabolism of cabbage. Plant Science. 163/4, 753-758.
11. Sözen, E.,Yılmaz, M., Çolak,G.,Yücel, E. 2010. Alkali metal tuzları (NaCl, KNO3), kuvvetli asit (H2SO4) ve bazı ağır metallerin (Cu, Fe, Mg ve Zn) nohut (Cicer arietinum ) tohumlarının çimlenmesi üzerine ekotoksikolojik etkileri. Biological Diversity and Conservation, 3/3, 64-71.
12. Terzi, H., Yıldız, M. 2011. Ağır Metaller ve Fitoremediasyon: Fizyolojik ve Moleküler Mekanizmalar. AKÜ-FEBİD, 11, 1-22.
13. Titov, A.F., Talanova, V.V. ve Boeva, N.P. 1996. Growth responses of barley and wheat seedlings to lead and cadmium, Biol. Plant., 38, 431-436.
14. Turgut, Y., 2004. Enstitü çalışmaları ve çeşit kataloğu, Anadolu. Tarımsal Araştırma Enst. Müdürlüğü, Eskişehir.
15. Vural, N., 1992. Besin Analizleri, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fak.No:69.
16. Yücel, E., Hatipoğlu, A., Yılmaz, G., Çelik, S. 2009a. The Effects of Copper (Cu) on Mitotic Cell Division of Lebanon Cedar, Internatonal Conference on Plants & Environmental Pollution, 113, July, 6-11, 2009, Kayseri, Turkey.
17. Yücel, E., Yılmaz, G., Hatipoğlu, A. 2009. Ecotoxicological effects of some different heavy metal compounds’ (Cd, Pb and Cu) concentrations on the seed germination, growth of seedling and mitotic cell division of Salvia candiddissima subsp. occidentalis, Internatonal Conference on Plants & Environmental Pollution, 77, July, 6-11, 2009, Kayseri, Turkey..