Effects of Dye Wastewater on Germination and Plant Development of Some Solanaceae Family Members

Year 2024, Volume: 28 Issue: 3, 483 - 489, 23.12.2024

Ercan Çatak , Ferhan Korkmaz

https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1524173

Abstract

One of the most important problems in the century we live in is environmental pollution. With the increase in industrial production, the amount of industrial wastewater released into environment is also increasing. For this reason, determining the effects of wastewater on the environment and living things is becoming increasingly important. Heavy metals found in wastewater are one of the main causes of toxicity. One of the effective methods used to reveal these effects is seed germination and plant growth experiments. The dye industry wastewater used in this study was studied at six different concentrations from 100% to 1%. The toxic effects of water samples were tried to be determined by testing them on plant seeds of Lycopersicum esculentum Mill. cv. H-2274 (tomato) and Capsicum annuum L. cv. Ilıca 256 (pepper) belonging to the Solanaceae family. It has been determined that wastewater negatively affects both germination and development due to increased concentration. It was determined that dye wastewater had a toxic effect by stopping seed germination at high levels (25%, 50%, 75% and 100%) in both plant seeds tested. In the 1% and 10% series, it was determined that Vigor Indexes (VI) and root lengths decreased compared to the control. While some root and hypocotyl fresh and dry weights decreased, some values remained the same.

Keywords

Industrial waste, Heavy metal, Seed germination, Lycopersicum esculentum, Capsicum annuum

Bazı Solanaceae Familyası Üyelerinin Çimlenme ve Bitki Gelişimine Boya Atık Suyunun Etkileri

Abstract

Yaşadığımız yüzyılda en önemli problemlerden bir tanesi çevre kirliliğidir. Endüstriyel üretimlerin artmasıyla birlikte çevreye salınan endüstriyel atık su miktarı da giderek artmaktadır. Bu nedenle atık suların çevre ve canlılar üzerindeki etkilerinin belirlenmesi de giderek önem kazanmaktadır. Atık sularda bulunan ağır metaller toksisitenin başlıca sebeplerinden birisidir. Bu etkileri ortaya koyabilmek için kullanılan etkin yöntemlerden biri tohum çimlendirme ve bitki gelişimi deneyleridir. Bu çalışmada kullanılan boya endüstrisi atık suyu %100’den %1’e kadar altı farklı konsantrasyonda çalışılmıştır. Su örneklerinin toksik etkileri Solanaceae familyasına ait Lycopersicum esculentum Mill. cv. H-2274 (domates) ve Capsicum annuum L. cv. Ilıca 256 (biber) bitki tohumları üzerinde denenerek belirlenmeye çalışılmıştır. Atık suyun konsantrasyon artışına bağlı olarak hem çimlenmeyi hem de gelişimi olumsuz etkilediği tespit edilmiştir. Denenen her iki bitki tohumunda boya atık suyunun yüksek serilerde (%25, %50, %75 ve %100) tohum çimlenmesini durdurarak toksik etki gösterdiği belirlenmiştir. %1 ve %10’luk serilerde ise kontrole göre Vigor İndeksleri (VI) ve kök uzunluklarının azaldığı saptanmıştır. Kök ve hipokotil yaş ve kuru ağırlıklarının bazılarında azalma görülürken bazılarında ise değerler aynı kalmıştır.

Keywords

Endüstriyel atık su, Ağır metal, Tohum çimlenme, Lycopersicum esculentum, Capsicum annuum

References

• [1] Çavuşoğlu, K., Acar, A., Yalçın, E. 2018. Cıva (Hg) ağır metal iyonunun Allium cepa L.(soğan)’da teşvik ettiği fizyolojik, sitogenetik ve anatomik değişimlerin araştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(4), 887-892.
• [2] Praveena, M., Sandeep, V., Kavitha, N., Jayantha Rao, K. 2013. Impact of tannery effluent, chromium on hematological parameters in a fresh water fish, Labeo Rohita (Hamilton). Research Journal of Animal, Veterinary and Fishery Sciences, 1(6), 1-5.
• [3] Morais, S., Costa, F. G., Pereira, M. D. L. 2012. Heavy metals and human health. Environmental health–emerging issues and practice, 10(1), 227-245.Acar, B. Ç., Acar, M. B. 2022. Kimyasal yöntemlerle atık sulardan ağır metal giderimi. Gazi Üniversitesi Fen Fakültesi Dergisi, 3(1), 1-13.
• [4] Saxena, G., Bharagava, R. N. 2017. Organic and inorganic pollutants in industrial wastes; ecotoxicological effects, health hazards, and bioremediation approaches. ss 23-56. Bharagava R. N., ed. 2017. Environmental Pollutants and their Bioremediation Approaches, CRC Press, Boca Raton 472s.
• [5] Erkuş, A., Oygun, E., Türkmenoğlu, M., Aldemir, A. 2018. Boya endüstrisi atıksularının karakterizasyonu. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23(3), 308-319.
• [6] Kant, R. 2012. Textile dyeing industry an environmental hazard. Natural Science, 4(1), 5.
• [7] Filipović, J., Grčić, I., Bermanec, V., Kniewald, G. 2013. Monitoring of total metal concentration in sludge samples: Case study for the mechanical–biological wastewater treatment plant in Velika Gorica, Croatia. Science of the total environment, 447, 17-24.
• [8] Krogmann, U., Boyles, L. S., Martel, C. J., McComas, K. A. 1997. Biosolids and sludge management. Water environment research, 69(4), 534-550.
• [9] Doğaroğlu, Z.G. 2018. Kadmiyum, kurşun ve çinko metallerinin marul (Lactuca sativa) tohumlarının çimlenme özellikleri üzerine etkisi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 23(2), 299-308.
• [10] Asri, F. Ö., & Sönmez, S. (2006). AĞIR METAL TOKSİSİTESİNİN BİTKİ METABOLİZMASI ÜZERİNE ETKİLERİ. Derim, 23(2), 36-45.
• [11] Nordberg G.F., Nordberg M. Biological monitoring of cadmium. 1988. Clarkson T.W., Friberg L., Nordberg G.F., Sager P.R., ed. 1988. Biological monitoring of toxic metals, Plenum, New York, 151.
• [12] Yıldız, M., Uruşak, B. ve Terzi, H. 2010. Türkiye'de ekimi yapılan bazı arpa çeşitlerinin erken fide evresinde krom (VI) toleransı üzerine bir ön çalışma. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(1), 1-10.
• [13] Babaoğlu, M., Gürel, E. ve Özcan, S. 2001. Bitki Biyoteknolojisi I: Doku Kültürü ve Uygulamaları, Selçuk Üniversitesi Yayınları, 374.
• [14] Başaran, D. 1990. Bitki Doku Kültürleri, Dicle Üniversitesi, 208.
• [15] Çatak, E., Çolak, G., & Caner, N. (2010). Oryza sativa L. ve Capsicum annuum L.’nin bazı fizyolojik ve makromorfolojik gelişim parametreleri üzerine silisyum’un etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 26(4), 351-361.
• [16] Abdul‐Baki, A.A., Anderson, J.D. 1973. Vigor determination in soybean seed by multiple criteria. Crop Science, 13(6), 630-633.
• [17] Karaer, M., Gülümser, E., Başaran, U. ve Mut, H. 2021. Arıtılmış atık su seviyelerinin mürdümük (Lathyrus sativus L.) genotiplerinin çimlenme gelişimine etkisi. ISPEC Journal of Agricultural Sciences, 5(4), 919-926.
• [18] Hu, J., Zhu, Z.Y., Song, W.J., Wang, J.C., and Hu, W. M. 2005. Effects of sand priming on germination and field performance in direct-sown rice (Oryza sativa L.). Seed Science and Technology, 33(1), 243-248.
• [19] Tatar, N., Öztürk, Y. ve Çarpıcı, E.B. 2018. NaCl ön uygulamalarının farklı tuz seviyelerinde çok yıllık çim (Lolium perenne L.)’in çimlenme özellikleri üzerine etkileri. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 5(1), 28-33.
• [20] Lambert, M., Leven, B. A., Green, R. M. 2000. New methods of cleaning up heavy metal in soils and water. Environmental science and technology briefs for citizens, 7(4), 133-163.
• [21] Güvercin, D. 2017. Sorgum tohumlarında ağır metal stresi etkilerinin hafifletilmesinde bazı bitki büyüme regülatörlerinin rolü. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(3), 886-893.
• [22] Yıldız, N. 2004. Toprak ve Bitki Ekosistemindeki Ağır Metaller. ZT-531. Yüksek Lisans Ders Notları. Erzurum.
• [23] Barlas, N. T. 2023. Functions of magnesium in plants. 75-80.. Bengisu G., ed. 2023. Planning topics in agriculture. Iksad Publications, Türkiye, 145s.
• [24] Guo, W., Chen, S., Hussain, N., Cong, Y., Liang, Z., Chen, K. 2015. Magnesium stress signaling in plant: Just a beginning. Plant Signaling & Behavior, 10(3), e992287.
• [25] Bolat, İ., & Kara, Ö. (2017). Bitki besin elementleri: Kaynakları, işlevleri, eksik ve fazlalıkları. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 218-228. [26] Bradshaw, H. D. 2005. Mutations in CAX1 produce phenotypes characteristic of plants tolerant to serpentine soils. New Phytologist, 167(1), 81-88.
• [27] Selvaraj Venkatesan, S. V., Sankar Jayaganesh, S. J. 2010. Characterisation of magnesium toxicity, its influence on amino acid synthesis pathway and biochemical parameters of tea. Research Journal of Phytochemistry, 4(2), 67-77.
• [28] Anjum, N. A., Singh, H. P., Khan, M. I. R., Masood, A., Per, T. S., Negi, A., Ahmad, I. 2015. Too much is bad—an appraisal of phytotoxicity of elevated plant-beneficial heavy metal ions. Environmental Science and Pollution Research, 22, 3361-3382.
• [29] Gassama, U. M., Puteh, A. B., Abd-Halim, M. R., Kargbo, B. 2015. Influence of municipal wastewater on rice seed germination, seedling performance, nutrient uptake, and chlorophyll content. Journal of Crop Science and Biotechnology, 18, 9-19.
• [30] Ertekin, E. N. ve Bilgen, M., 2021. Bazı ağır metallerin at dişi mısır (Zea mays L.)’da çimlenme ve erken fide gelişimi üzerine etkileri. Biological Diversity and Conservation, 14(2), 198-207.