Alüminyum, Krom ve Kurşun ağır metallerine maruz bırakılan sorgum bitkisinin antioksidan enzim tepkisi

Antioxidant enzyme response of sorghum plant upon exposure to Aluminum, Chromium and Lead heavy metals

Abstract

Objective: Sorghum has received great interest for resistance to heavy metals. Therefore, effects of Aluminum (Al), Chromium (Cr) and Lead (Pb) concentrations (2, 4, 8, 16, 32 and 64 ppm) on antioxidant enzyme systems of Sorghum in root and leaf tissues were investigated.Methods: Seeds were cultivated in hydroponic Hoagland solution containing heavy metal concentrations in a growth chamber. Malondialdehyde (MDA), proline levels, catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR) and glutathione S-transferase (GST) activities were evaluated after treatment.Results: Al doses decreased chlorophyll a (Chl a) at 4 ppm and subsequent doses, and total Chl at 32 and 64 ppm doses, however, it did not cause any change at Chl b except at 2 ppm. Although 64 ppm of Al, Cr, and Pb decreased total Chl, it increased proline level (nearly 5, 21 and 40 times higher compared to control, respectively) in leaf. Common observation is that positive correlation was

Özet

Amaç: Sorgum ağır metallere dayanıklılığı yönüyle büyük ilgi çekmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada, Aluminyum (Al), Krom (Cr) ve Kurşun (Pb) konsantrasyonlarının (2, 4, 8, 16, 32 ve 64 ppm) Sorgum yaprak ve kök dokularında antioksidan enzim sistemleri üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır.Metod: Denemeler tohumların iklim kabininde ağır metal konsantrasyonu içeren Hoagland solüsyonu içerisinde yetiştirilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Al, Cr ve Pb'ye maruz bırakılan sorgumda malondialdehit (MDA), prolin seviyesi, katalaz (CAT), süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), glutatyon redüktaz (GR) ve glutatyon S-transferaz (GST) aktiviteleri değerlendirilmiştir.Bulgular: 4 ppm ve sonraki Al dozları klorofil a (Chl a) miktarını, 32 ve 64 ppm dozları da toplam Chl miktarını belirgin şekilde azaltırken, Chl b seviyesinde 2 ppm dozdaki keskin artışın dışında bir değişiklik gözlenmemiştir. Al, Cr, ve Pb'nin 64 ppm dozdaki uygulamasında toplam Chl miktarı belirgin şekilde azalmasına rağmen, yaprakta prolin seviyesini (kontrol ile kıyaslandığında yaklaşık olarak sırasıyla 5, 21, ve 40 kat daha fazla) artırmıştır. Kökte Al ve Cr uygulamalarında Prolin, MDA, APX, ve GST aktiviteleri ile, tüm ağır metal uygulamalarındaki GST aktivitesinde görülen pozitif korelasyon ortak bir sonuç olarak ortaya çıkmaktadır. Ayrıca yaprakta Al ve Cr uygulamalarında görülen tek pozitif korelasyon prolin ve MDA arasında gözlenmiştir.Sonuç: Sorgum ağır metallere karşı dirençli olmasına rağmen, antioksidan enzim sisteminin indüklenmesi yüksek konsantrasyonlarda hücreleri ağır metal toksisitesine karşı korumak için yeterli görülmemekte olup, sorgumun ürettiği fenolik bileşiklerin bu konuda ilave katkısının olup olmadığının araştırılması büyük önem arz etmektedir