MUHAMMET DOĞAN, MEHMET KARATAŞ, Muhammad AASİM

Kadmiyum, Krom ve Kurşunun Ceratophyllum demersum L. ve Pogostemon erectus (Dalzell) Kuntze Üzerine Fitotoksisitesinin Değerlendirilmesi

Sanayi faaliyetleri, birçok ağır metalin su ortamına karışmasına neden olmaktadır. Ağır metaller bitkiler üzerinde ciddi toksik etkiler gösterirler. Bu çalışmada, kadmiyum (Cd), krom (Cr) ve kurşun (Pb) metallerinin Ceratophyllum demersum L. ve Pogostemon erectus (Dalzell) Kuntze üzerine morfolojik etkileri ve medyan etkili konsantrasyon (EC50) değerleri araştırılmıştır. 5 gün sonunda elde edilen veriler istatistiksel olarak Probit Analizi ile değerlendirilmiştir. C. demersum’da EC50 değerleri Cd için 1.403 mg/L (1.018-1.864), Cr için 8.473 mg/L (6.198 - 11.667) ve Pb için 78.349 mg/L (49.622-112.981) olarak tespit edilmiştir. P. erectus’da EC50 değerleri Cd için 0.879 mg/L (0.590 - 1.252), Cr için 1.120 mg/L (0.729 - 1.646) ve Pb için 1.727 mg/L (1.144 - 2.653) olarak bulunmuştur. EC50 değerleri bakımından C. demersum ve P. erectus için en toksik ağır metaller Cd > Cr > Pb olarak kaydedilmiştir. Ağır metallerin yüksek seviyelerde uygulanması bitki üzerindeki toksik etkiyi artırmıştır. Genel olarak, metal toksisitesi altındaki bitkilerde kloroz, yaprak dökülmesi, yumuşama ve ölümler gözlenmiştir. Bu çalışma, bu bitkiler ile yapılacak olan fitoremediasyon çalışmalarına önemli katkılar sunabilir.

Assessment of Phytotoxicity of Cadmium, Chromium and Lead on Ceratophyllum demersum L. and Pogostemon erectus (Dalzell) Kuntze

Industrial activities cause many heavy metals to mix in the water environment. The heavy metals have serious toxic effects on plants. In this study, the morphological effects and the median effective concentration (EC50) values of cadmium (Cd), chromium (Cr) and lead (Pb) metals on Ceratophyllum demersum L. and Pogostemon erectus (Dalzell) Kuntze were investigated. The data obtained at the end of 5 days were evaluated statistically by Probit Analysis. The EC50 values for C. demersum were determined to be 1.403 mg/L (1.018- 1.864) for Cd, 8.473 mg/L (6.198 – 11.667) for Cr and 78.349 mg/L (49.622-112.981) for Pb. The EC50 values of P. erectus were found to be 0.879 mg/L (0.590 - 1.252) for Cd, 1,120 mg/L for Cr (0.729 - 1.646) and 1.727 mg/L (1.144 - 2.653) for Pb. In terms of EC50 values, the most toxic heavy metals for C. demersum and P. erectus were recorded as Cd > Cr > Pb. The toxic effects of heavy metals on plants were increased at high-level metal applications. In general, chlorosis, leaf loss, softening and deaths were observed in the plants under metal toxicity. This study can provide significant contributions to the phytoremediation studies that will be done with these plants.

PDF

___

Aravind, P., Prasad, MNV. 2003. Zinc alleviates cadmium-induced oxidative stress in Ceratophyllum demersum L.: a free floating freshwater macrophyte. Plant Physiol. Biochem., 41:391-397.
Baykan, 2007. Kursun nitrat (Pb(NO3)2) metal tuzunun Daphnia magna (Straus 1820)(Cladocera, Crustacea) üzerindeki akut toksik etkisinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, 62 s.
Benavides, MP., Gallego, SM., Tomaro, ML. 2005. Cadmium toxicity in plants. Braz. J. Plant Physiol., 17:21-34.
Chen, M., Zhang, L., Li, J., He, X., Cai, J. 2015. Bioaccumulation and tolerance characteristics of a submerged plant (Ceratophyllum demersum L.) exposed to toxic metal lead. Ecotoxicol. Environ. Saf., 122:313-321. Das, S., Goswami, S., Talukdar, AD. 2016. Physiological responses of water hyacinth, Eichhornia crassipes (Mart.) Solms, to cadmium and its phytoremediation potential. Turk. J. Biol., 40:84-94.
Doğan, M. 2005. Ceratophyllum demersum L.’de kadmiyum klorür, sodyum klorür ve bunların kombinasyonlarının fizyolojik ve morfolojik etkileri. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana.
El-Khatib, AA., Hegazy, AK., Abo-El-Kassem, AM. 2014. Bioaccumulation potential and physiological responses of aquatic macrophytes to pb pollution. Int. J. Phytoremediation., 16:29-45.
Hoagland, DR., Arnon, DI. 1950. The water-culture method for growing plants without soil, california agricultural experiment station. Circular, 347:1-32.
Khellaf, N., Zerdaoui, M. 2009. Growth response of the duckweed Lemna minor to heavy metal pollution. Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng., 6:161-166.
Koca, FD. 2010. Cr(III) ve Cr(VI) maruziyetinde Ceratophyllum demersum L.’nin biyolojik cevabı: konsantrasyon ve uygulama periyodunun etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri.
Lesmana, SO., Febriana, N., Soetaredjo, FE., Sunarso, J., Ismadji, S. 2009. Studies on potential applications of biomass for the separation of heavy metals from water and wastewater. Biochem. Eng. J., 44:19-41.
Mishra, S., Tripathi, RD., Srivastava, S. 2008. Thiol metabolism play significant role during cadmium detoxification by Ceratophyllum demersum L.. Bioresour. Technol., 100:2155-2161. Murashige, T., Skoog, F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Plant Physiol., 15:473-497.
Nagajyoti, PC., Lee, KD., Sreekanth, TVM. 2010. Heavy metals, occurrence and toxicity for plants: a review. Environ. Chem. Lett., 8:199-216.
Nath, K., Saini, S., Sharma, YK. 2005. Chromium in tannery industry effluent and its effect on plant metabolism and growth. J. Environ. Biol., 26:197-204.
Oros, V., Ana, T. 2012. Ecotoxicological effects of heavy metals on duckweed plants (Lemna minor). I. tests for growth rate reducing by cadmium. Sci.. Bull.. Ser. D, 26:7-14.
Öktüren, Asri, F., Sönmez, S. 2006. Ağır metal toksisitesinin bitki metabolizması üzerine etkileri. Derim, 23:36-45.
Piotrowska, A., Bajguz, A., Godlewska-Z˙ yłkiewicz, B., Czerpak, R., Kaminska, M. 2009. Jasmonic acid as modulator of lead toxicity in aquatic plant Wolffia arrhiza (Lemnaceae). Environ. Exp. Bot., 66:507-513.
Radić, S., Stipaničev, D., Cvjetko, P., Mikelić, IL., Rajčić, MM., Širac, S., Pevalek-Kozlina, B., Pavlica, M. 2010. Ecotoxicological assessment of industrial effluent using duckweed (Lemna minor L.) as a test organism. Ecotoxicology, 19:216-222.
Sánchez, D., Graça, MAS., Canhoto, J. 2007. Testing the use of the water milfoil (Myriophyllum spicatum L.) in laboratory toxicity assays. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 78:421-426.
Shanker, AK., Cervantes, C., Tavera, HL., Avudainayagam, S. 2005. Chromium toxicity in plants. Environ. Int., 31:739-753.
Sharma, P., Dubey, RS. 2005. Lead toxicity in plants. Braz. J. Plant Physiol., 17:35-52.
Sinha, S., Saxena, R., Singh, S. 2005. Chromium induced lipit peroxidation in the plants of Pistia stratiotes L: role of antioxidants and antioxidant enzymes. Chemosphere, 58: 598-604.
Üçüncü, E. 2011. Su mercimeği (Lemna minor Linneaus 1753) kullanılarak farklı konsantrasyonlardaki ağır metal (Cu, Cr ve Pb) karışımlarının laboratuvar ortamında biyoremediasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi, Ankara.
Yıldız, M., Terzi, H., Uruşak, B. 2011. Bitkilerde krom toksisitesi ve hücresel cevaplar. E.Ü. Fen Bilimleri Enst. Derg., 27:163-176.
Zengin, KF., Munzuroğlu, Ö. 2005. Fasulye fidelerinin (Phaseolus vulgaris L. Strike) klorofil ve karotenoid miktarı üzerine bazı ağır metallerin (Ni+2, Co+2, Cr+3, Zn+2) etkileri. F.Ü. Fen Müh. Bil. Derg., 17:164-172.