Silicon Treatments in Mitigation of Heavy Metal Stress Effects in Plants
Abstract
Recently, it has been stated that heavy metal pollution in soil and water has increased due to industrialization and various human activities. Plants are more exposed to heavy metal stress(es) due to their inability to move, which reduces growth, development, and yield and affects agricultural production. Although silicon (Si) is one of the most abundant elements, it is still not included in the list of essential elements. The active role of Si in the growth and development of plants has been determined. Si is also involved in regulating plants' physiological and metabolic processes. Studies have shown that Si mitigates the harmful effects of various biotic and abiotic stress factors, including heavy metal stress. It has been reported that Si-mediated mechanisms involved in the stimulation of heavy metal stress tolerance include co-precipitation of toxic metals, reduction of metal ions in the soil substrate, chelation, regulation of gene(s) related to metal transport, stimulation of antioxidant systems and physiological, biochemical, and structural changes in plants.
Keywords
Abiotic stress
,
Heavy metal pollution
,
ROS
,
Silicon
Bitkilerde Ağır Metal Stresi Etkilerinin Hafifletilmesinde Silisyum Uygulamaları
Öz
Son zamanlarda sanayileşme ve çeşitli insan faaliyetleri nedeniyle toprak ve sudaki ağır metal kirliliğinin arttığı ifade edilmiştir. Bitkiler hareket edememeleri nedeniyle ağır metal stres(ler)ine daha fazla maruz kaldığı belirtilmiş olup bu durumun büyüme, gelişme ve verimi azalttığı ve tarımsal üretimi de etkilediği ifade edilmiştir. Silisyum (Si) en çok bulunan elementlerden biri olmasına rağmen hala temel elementler listesinde yer almamaktadır. Si'nin bitkilerin büyüme ve gelişmesindeki aktif rolü tespit edilmiştir. Si'nin bitkilerin fizyolojik ve metabolik süreçlerinin düzenlenmesinde de görevli olduğu belirtilmiştir. Yapılan çalışmalarda Si'nin ağır metal stresi de dahil olmak üzere çeşitli biyotik ve abiyotik stres faktörlerinin zararlı etkilerinin hafifletilmesinde rol aldığı saptanmıştır. Ağır metal stres toleransının stimule edilmesinde Si aracılı yer alan mekanizmaların toksik metallerin birlikte çökeltilmesi, toprak substratında metal iyonlarının azaltılması, şelatlama, metal taşınımı ile ilgili gen(lerin) regülasyonu, antioksidan sistemlerin uyarılması ve bitkilerdeki fizyolojik, biyokimyasal ve yapısal değişiklikler olduğu ifade edilmiştir.
Anahtar Kelimeler
Abiyotik stres
,
Ağır metal kirliliği
,
ROS
,
Silisyum