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

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

doi:10.18016/ksutarimdoga.vi.545278

EN TR

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

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)₂was 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

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

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.

Details

Primary Language

English

Subjects

-

Journal Section

Research Article

Authors

Nurcan Girasun
0000-0002-5540-151X
Türkiye

Emine Yalçın ^*
0000-0002-5280-5375
Türkiye

Ali Acar
0000-0001-8617-2206
Türkiye

Kürşat Çavuşoğlu
0000-0001-6457-0457
Türkiye

Kültigin Çavuşoğlu
0000-0002-4767-9132
Türkiye

Publication Date

October 31, 2019

Submission Date

March 27, 2019

Acceptance Date

May 9, 2019

Published in Issue

Year 2019 Volume: 22 Number: 5

DOI

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

IZ

https://izlik.org/JA52ZF55PB

Cite

RIS / Bibtex

APA

Girasun, N., Yalçın, E., Acar, A., Çavuşoğlu, K., & 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

AMA

1.Girasun N, Yalçın E, Acar A, Çavuşoğlu K, Çavuşoğlu K. Investigation of In-vivo Pb(NO3)2 Toxicity with Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters. KSU J. Agric Nat. 2019;22(5):702-707. doi:10.18016/ksutarimdoga.vi.545278

Chicago

Girasun, Nurcan, Emine Yalçın, Ali Acar, Kürşat Çavuşoğlu, and Kültigin Çavuşoğlu. 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): 702-7. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.545278.

EndNote

Girasun N, Yalçın E, Acar A, Çavuşoğlu K, Çavuşoğlu K (October 1, 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.

IEEE

[1]N. Girasun, E. Yalçın, A. Acar, K. Çavuşoğlu, and K. Çavuşoğlu, “Investigation of In-vivo Pb(NO3)2 Toxicity with Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters”, KSU J. Agric Nat., vol. 22, no. 5, pp. 702–707, Oct. 2019, doi: 10.18016/ksutarimdoga.vi.545278.

ISNAD

Girasun, Nurcan - Yalçın, Emine - Acar, Ali - Çavuşoğlu, Kürşat - Çavuşoğlu, Kültigin. “Investigation of In-Vivo Pb(NO3)2 Toxicity With Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi 22/5 (October 1, 2019): 702-707. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.545278.

JAMA

1.Girasun N, Yalçın E, Acar A, Çavuşoğlu K, Çavuşoğlu K. Investigation of In-vivo Pb(NO3)2 Toxicity with Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters. KSU J. Agric Nat. 2019;22:702–707.

MLA

Girasun, Nurcan, et al. “Investigation of In-Vivo Pb(NO3)2 Toxicity With Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım Ve Doğa Dergisi, vol. 22, no. 5, Oct. 2019, pp. 702-7, doi:10.18016/ksutarimdoga.vi.545278.

Vancouver

1.Nurcan Girasun, Emine Yalçın, Ali Acar, Kürşat Çavuşoğlu, Kültigin Çavuşoğlu. Investigation of In-vivo Pb(NO3)2 Toxicity with Physiological, Biochemical and Cytogenetic Parameters. KSU J. Agric Nat. 2019 Oct. 1;22(5):702-7. doi:10.18016/ksutarimdoga.vi.545278