Redirecting to http://dergipark.org.tr/_fragment?_hash=cB5uGHYkyg1dEtftnsXYP_W3pX4glKK23HzNWHLkGIQ&_path=id%3D545278%26_format%3Dhtml%26_locale%3Den%26_controller%3DApp%255CController%255CSite%255CArticleController%253A%253AesiArticleStats.
Research Article
BibTex RIS Cite

Investigation of In-vivo Pb(NO3)2 Toxicity with Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters

Year 2019, Volume: 22 Issue: 5, 702 - 707, 31.10.2019

Nurcan Girasun Emine Yalçın , Ali Acar Kürşat Çavuşoğlu , Kültigin Çavuşoğlu

https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.545278

Abstract

In this study, physiological, anatomical
and cytogenetic effects of different doses of Pb(NO3)2 in
Allium cepa L. were investigated. The root
length, percentage of germination and weight increase were used as
physiological parameters and chromosomal damage frequency, mitotic index (MI)
and micronucleus (MN) frequency were determined as cytogenetic parameters.  The anatomical damages were
investigated by examining the root tip cross sections of the plant. To
determine the toxicity, a control and three administration groups were formed
and the treatment groups were germinated with 50, 100 and 200 mg of L-1Pb(NO3)2 at 25°C for 72 hours. The result of
experiment indicated that Pb(NO3)2application decreased the germination percentage,
root length, weight gain and MI, and increased the MN frequency and chromosomal
damage formations.  It
was observed that Pb(NO3)2 induced chromosomal damages such as
the unequal distribution of chromatin, fragment, sticky chromosome, chromosome
bridge and c-mitosis. In addition, Pb(NO3)2application caused the anatomic damages including cortex
cell wall thickening, cell deformation, nonspecific transmission tissue,
necrosis, accumulation of some substances in the cortex cells and flattened
cell nucleus in A. cepa root end
meristematic cells. As a result, Pb(NO3)2
was found to cause
physiological, anatomical and cytogenetic toxicity depending the application
dose and it was determined that A. cepa
was a strong bioindicator in determining the toxicity.

Keywords

Anatomy Physiology Pb(NO3)2 Chromosomal Aberrations Micronucleus Mitotic Index

Project Number

FEN-BAP-A-140316-56

References

  • KAYNAKLAR
  • Baldwin DR, Marshall WJ. 1999. Heavy Metal Poisoning and its LaboratoryIinvestigation. Annals of Clinical Biochemistry, 36: 267-300.
  • Burton KW, Morgan E, Roig A. 1984. The Influence of Heavy Metals on The Growth of Sitka-Spruce İn South Wales Forests. II Green House Experiments. Plant and Soil, 78: 271-282.
  • Çavuşoğlu K, Acar A, Yalçın E. 2018. Civa (Hg) Ağır Metal İyonunun Allium cepa L. (Soğan)’da Teşvik Ettiği Fizyolojik, Sitogenetik ve Anatomik Değişimlerin Araştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6: 887-892.
  • Çavuşoğlu K, Kılıç S, Kılıç M. 2009. Taşıtların sebep olduğu Kurşun (Pb) kirliliğinin Çam (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana) ve Sedir (Cedrus libani A. Rich.) Yapraklarının Anatomisi Üzerine Etkileri. Biological Diversity and Conservation, 2 (3): 92-98.
  • Çavusoglu K, Yalçın E, Ergene A. 2009. The Cytotoxic Effects of Zinc and Cadmium Metal Ions on Root Tip Cells of Phaseolus vulgaris L. (Fabaceae. Süleyman Demirel Üniversitesi Journal of Science (e-journal), 4 (1): 1-11.
  • Doğan B. 2002. Kurşun Nitratın (Pb(NO3)2)’nin Arpa (Hordeum vulgare L.) Mitotik Kromozomları Üzerine Etkileri. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4 (1): 27-30.
  • Duffus, JH. 1980. Environmental Toxicology, Resource and Environmental Sciences Series. New York: Halsted Press, John Wiley and Sons.
  • Fenech M, Chang WP, Kirsch-Volders M, Holland N, Bonassi S, Zeiger E. 2003. Human Micronucleus project. HUMN project: detailed description of the scoring criteria for the cytokinesis-block micronucleus assay using isolated human lymphocyte cultures. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 534 (1): 65-75.
  • Fernandes JC, Henriques FS. 1991. Biochemical, Physiological and Structural Effects of Excess Copper in Plants. The Botanical Review, 57 (3): 246-273.
  • Ghani A, Shah AU, Akhtar U. 2010. Effect of Lead Toxicity on Growth, Chlorophyll And Lead (Pb) Content of Two Varieties Of Maize (Zea mays L.). Pakistan Journal of Nutrition, 9 (9): 887-891.
  • Girasun N. 2017. Allium cepa’da Pb(NO3)2’nin Sebep Olduğu Fizyolojik, Anatomik Ve Sitogenetik Değişimlerin Araştırılması. Giresun Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.
  • Guevara SR, Bubach D, Vigliano P, Lippolt G, Arribere M. 2004. Heavy Metal and Other Trace Elements in Native Mussel Diplodon chilensis from Northern Patagonia Lakes. Biological Trace Element Research, 102 (1-3): 245-263.
  • Kafadar F, Saygıdeğer S. 2010. Gaziantep İlinde Organize Sanayi Bölgesi Atık Suları ile Sulanan Bazı Tarım Bitkilerinde Kurşun (Pb) Miktarlarının Belirlenmesi. Ekoloji, 19 (75): 41-48.
  • Kahvecioğlu Ö, Kartal G, Güven A, Timur S. 2009. Metallerin Çevresel Etkileri. Metalurji Dergisi, 136: 47-53.
  • Kıran S, Özkay F, Kuşvuran Ş, Ellialtıoğlu Ş. 2015. Kurşunun Kıvırcık Salata (Lactuca sativa var. crispa) Bitkisinin Bazı Morfolojik ve Biyokimyasal Özelliklerine Etkisi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5 (1): 83-88.
  • Ma TH, Cabrera GL, Owens E. Genotoxic Agents Detected by Plant Bioassays. Rev. Environ. Health, 20 (1): 1-14, 2005.
  • Ma TH, Xu Z, Xu C, Mc Connell H, Rabago EV, Arreola GA, Zhang H. 1995. The Improved Allium/Vicia Root Tip Micronucleus Assay for Clastogenicity of Environmental Pollutants. Mutat. Res., 334: 185-195.
  • Obroucheva NV, Bystrova EI, Ivanov VB, Anupova OV, Seregin IV. 1998. Root Growth Responses to Lead in Young Maize Seedling. Plant Soil, 200: 55-61.
  • Ocak N., Çavuşoğlu K., Yalçın E. 2018. Allium cepa L.’ da Krom (K2cr2o7)’un Toksik Etkilerinin Araştırılması. Gaziosmanpasa J Sci. Res. 7 (3): 146-158.
  • Sang N, Li G. 2004. Genotoxicity of Municipal Landfill Leachate on Root Tips of Vicia faba. Mutation Research, 560: 159-165.
  • Sharma P, Dubey RS. 2005. Lead Toxicity in Plants. Brazilian Journal of Plant Physiology, 17 (1): 35-52.
  • Sirover MA, Loeb LA. 1976. Metal Activation of DNA Synthesis. Biochem. Biophys. Res. Commun., 70: 812-817.
  • Solange BT, Haywood DL. 2012. Bioindicator of Genotoxicity: The Allium cepa Test. Environ. Contam., 138-156.
  • Staykova TA, Ivanova EN, Velcheva IG. 2005. Cytogenetic Effect of Heavy Metal and Cyanide in Contamined Waters From The Region of Southwest Bulgaria. Journal of Cell and Molecular Biology, 4: 41-46.
  • Valverde M, Fortoul TI, Diaz-Barriga F, Mejia J, del Castillo ER. 2002. Genotoxicity Induced in CD-1 Mice by Inhaled Lead: Differential Organ Response. Mutagenesis, 17: 55-61.
  • Zengin, FK, Munzuroğlu Ö. 2003. Fasulye Fidelerinin (Phaseolus vulgaris L.) Kök, Gövde ve Yaprak Büyümesi Üzerine Kadmiyum (Cd++) ve Civa (Hg++)’nın Etkileri. Cumhuriyet Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 24 (1): 64-75.

In Vivo Pb(NO3)2 Toksisitenin Fizyolojik, Sitogenetik ve Anatomik Parametreler ile Araştırılması

Year 2019, Volume: 22 Issue: 5, 702 - 707, 31.10.2019

Nurcan Girasun Emine Yalçın , Ali Acar Kürşat Çavuşoğlu , Kültigin Çavuşoğlu

https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.545278

Abstract

Bu çalışmada, Pb(NO3)2’nin Allium cepa L.’da sebep olduğu fizyolojik, anatomik ve sitogenetik etkiler
araştırılmıştır. Kök uzunluğu, çimlenme yüzdesi, ve ağırlık artışı fizyolojik
parametreler; kromozomal hasar oluşumu, mitotik indeks (MI) ve mikronukleus
(MN) sıklığı ise sitogenetik parametreler olarak kullanılmıştır. Kök ucundan
alınan enine kesitlerde ise anatomik hasarlar araştırılmıştır. Toksisitenin
belirlenmesi amacıyla bir kontrol ve üç uygulama grubu oluşturulmuş ve uygulama
grupları 50, 100 ve 200 mg L-1Pb(NO3)2
çözeltisi ile 25 °C’de 72 saat muamele
edilmiştir. Deneysel işlemler sonucunda,  Pb(NO3)2uygulamasının çimlenme yüzdesi, kök uzunluğu, ağırlık kazanımını
ve MI oranını azalttığı, MN sıklığı ve kromozomal hasar oluşumunu arttırdığı
belirlenmiştir. Pb(NO3)2’nin kromatinin eşit olmayan dağılımı, fragment, yapışkan
kromozom, kromozom köprüsü ve c-mitoz şeklinde kromozomal hasarları teşvik
ettiği gözlenmiştir. Ayrıca, Pb(NO3)2uygulamasının A. cepa
kök ucu meristematik hücrelerinde korteks hücre çeperinde kalınlaşma, hücre
deformasyonu, belirgin olmayan iletim doku, nekroz, korteks hücrelerinde bazı
maddelerin birikimi ve yassılaşmış hücre çekirdeği gibi anatomik hasarlara
neden olduğu da tespit edilmiştir. Sonuç olarak, Pb(NO3)2’nin doza bağlı olarak fizyolojik, anatomik ve sitogenetik
toksisiteye neden olduğu ve bu hasarların belirlenmesinde A. cepa’nın güçlü bir biyoindikatör olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

Anatomi fizyoloji Pb(NO3)2 kromozomal hasar mikronukleus mitotik indeks

Supporting Institution

Giresun Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi

Project Number

FEN-BAP-A-140316-56

Thanks

Bu çalışma Giresun Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri birimi tarafından FEN-BAP-A-140316-56 nolu proje kapsamında desteklenmiştir.

References

  • KAYNAKLAR
  • Baldwin DR, Marshall WJ. 1999. Heavy Metal Poisoning and its LaboratoryIinvestigation. Annals of Clinical Biochemistry, 36: 267-300.
  • Burton KW, Morgan E, Roig A. 1984. The Influence of Heavy Metals on The Growth of Sitka-Spruce İn South Wales Forests. II Green House Experiments. Plant and Soil, 78: 271-282.
  • Çavuşoğlu K, Acar A, Yalçın E. 2018. Civa (Hg) Ağır Metal İyonunun Allium cepa L. (Soğan)’da Teşvik Ettiği Fizyolojik, Sitogenetik ve Anatomik Değişimlerin Araştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6: 887-892.
  • Çavuşoğlu K, Kılıç S, Kılıç M. 2009. Taşıtların sebep olduğu Kurşun (Pb) kirliliğinin Çam (Pinus nigra Arn. subsp. pallasiana) ve Sedir (Cedrus libani A. Rich.) Yapraklarının Anatomisi Üzerine Etkileri. Biological Diversity and Conservation, 2 (3): 92-98.
  • Çavusoglu K, Yalçın E, Ergene A. 2009. The Cytotoxic Effects of Zinc and Cadmium Metal Ions on Root Tip Cells of Phaseolus vulgaris L. (Fabaceae. Süleyman Demirel Üniversitesi Journal of Science (e-journal), 4 (1): 1-11.
  • Doğan B. 2002. Kurşun Nitratın (Pb(NO3)2)’nin Arpa (Hordeum vulgare L.) Mitotik Kromozomları Üzerine Etkileri. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4 (1): 27-30.
  • Duffus, JH. 1980. Environmental Toxicology, Resource and Environmental Sciences Series. New York: Halsted Press, John Wiley and Sons.
  • Fenech M, Chang WP, Kirsch-Volders M, Holland N, Bonassi S, Zeiger E. 2003. Human Micronucleus project. HUMN project: detailed description of the scoring criteria for the cytokinesis-block micronucleus assay using isolated human lymphocyte cultures. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 534 (1): 65-75.
  • Fernandes JC, Henriques FS. 1991. Biochemical, Physiological and Structural Effects of Excess Copper in Plants. The Botanical Review, 57 (3): 246-273.
  • Ghani A, Shah AU, Akhtar U. 2010. Effect of Lead Toxicity on Growth, Chlorophyll And Lead (Pb) Content of Two Varieties Of Maize (Zea mays L.). Pakistan Journal of Nutrition, 9 (9): 887-891.
  • Girasun N. 2017. Allium cepa’da Pb(NO3)2’nin Sebep Olduğu Fizyolojik, Anatomik Ve Sitogenetik Değişimlerin Araştırılması. Giresun Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.
  • Guevara SR, Bubach D, Vigliano P, Lippolt G, Arribere M. 2004. Heavy Metal and Other Trace Elements in Native Mussel Diplodon chilensis from Northern Patagonia Lakes. Biological Trace Element Research, 102 (1-3): 245-263.
  • Kafadar F, Saygıdeğer S. 2010. Gaziantep İlinde Organize Sanayi Bölgesi Atık Suları ile Sulanan Bazı Tarım Bitkilerinde Kurşun (Pb) Miktarlarının Belirlenmesi. Ekoloji, 19 (75): 41-48.
  • Kahvecioğlu Ö, Kartal G, Güven A, Timur S. 2009. Metallerin Çevresel Etkileri. Metalurji Dergisi, 136: 47-53.
  • Kıran S, Özkay F, Kuşvuran Ş, Ellialtıoğlu Ş. 2015. Kurşunun Kıvırcık Salata (Lactuca sativa var. crispa) Bitkisinin Bazı Morfolojik ve Biyokimyasal Özelliklerine Etkisi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5 (1): 83-88.
  • Ma TH, Cabrera GL, Owens E. Genotoxic Agents Detected by Plant Bioassays. Rev. Environ. Health, 20 (1): 1-14, 2005.
  • Ma TH, Xu Z, Xu C, Mc Connell H, Rabago EV, Arreola GA, Zhang H. 1995. The Improved Allium/Vicia Root Tip Micronucleus Assay for Clastogenicity of Environmental Pollutants. Mutat. Res., 334: 185-195.
  • Obroucheva NV, Bystrova EI, Ivanov VB, Anupova OV, Seregin IV. 1998. Root Growth Responses to Lead in Young Maize Seedling. Plant Soil, 200: 55-61.
  • Ocak N., Çavuşoğlu K., Yalçın E. 2018. Allium cepa L.’ da Krom (K2cr2o7)’un Toksik Etkilerinin Araştırılması. Gaziosmanpasa J Sci. Res. 7 (3): 146-158.
  • Sang N, Li G. 2004. Genotoxicity of Municipal Landfill Leachate on Root Tips of Vicia faba. Mutation Research, 560: 159-165.
  • Sharma P, Dubey RS. 2005. Lead Toxicity in Plants. Brazilian Journal of Plant Physiology, 17 (1): 35-52.
  • Sirover MA, Loeb LA. 1976. Metal Activation of DNA Synthesis. Biochem. Biophys. Res. Commun., 70: 812-817.
  • Solange BT, Haywood DL. 2012. Bioindicator of Genotoxicity: The Allium cepa Test. Environ. Contam., 138-156.
  • Staykova TA, Ivanova EN, Velcheva IG. 2005. Cytogenetic Effect of Heavy Metal and Cyanide in Contamined Waters From The Region of Southwest Bulgaria. Journal of Cell and Molecular Biology, 4: 41-46.
  • Valverde M, Fortoul TI, Diaz-Barriga F, Mejia J, del Castillo ER. 2002. Genotoxicity Induced in CD-1 Mice by Inhaled Lead: Differential Organ Response. Mutagenesis, 17: 55-61.
  • Zengin, FK, Munzuroğlu Ö. 2003. Fasulye Fidelerinin (Phaseolus vulgaris L.) Kök, Gövde ve Yaprak Büyümesi Üzerine Kadmiyum (Cd++) ve Civa (Hg++)’nın Etkileri. Cumhuriyet Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 24 (1): 64-75.
There are 27 citations in total.

Details

Primary Language English
Journal Section RESEARCH ARTICLE
Authors

Nurcan Girasun 0000-0002-5540-151X

Emine Yalçın 0000-0002-5280-5375

Ali Acar 0000-0001-8617-2206

Kürşat Çavuşoğlu 0000-0001-6457-0457

Kültigin Çavuşoğlu 0000-0002-4767-9132

Project Number FEN-BAP-A-140316-56
Publication Date October 31, 2019
Submission Date March 27, 2019
Acceptance Date May 9, 2019
Published in Issue Year 2019 Volume: 22 Issue: 5

Cite

APA Girasun, N., Yalçın, E., Acar, A., … Çavuşoğlu, K. (2019). Investigation of In-vivo Pb(NO3)2 Toxicity with Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım Ve Doğa Dergisi, 22(5), 702-707. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.545278
 Download Cover Image


International Peer Reviewed Journal
Free submission and publication
Published 6 times a year



88x31.png


KSU Journal of Agriculture and Nature

e-ISSN: 2619-9149