SİO2 nanopartikülleri ve endofitik bakteri uygulamalarının yoncada (medicago sativa L.) kuraklık stresi toleransı üzerine etkilerinin in vitro koşullarda araştırılması
İnvestigation of the effect of SİO2 nanoparticles and endophytic bacteria applications on drought stress tolerance in alfalfa (medicago sativa L.) under in vitro conditions
- Tez No: 972735
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL BEZİRĞANOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biyoloji, Biotechnology, Microbiology, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kuraklık, dünya genelinde tarımsal üretkenliği kısıtlayan başlıca abiyotik stres faktörlerinden biri olup, küresel gıda güvenliği açısından ciddi bir tehdittir. Nanoteknoloji, malzemelerin atom ve molekül düzeyinde kontrol edilmesini sağlayarak sağlık, enerji, çevre ve tarım gibi birçok alanda yenilikler sunmaktadır. Endofitik bakteriler ise bitki büyümesini destekleyen ve çevresel streslere karşı dayanıklılığı artıran yararlı mikroorganizmalardır. Bu çalışmada, kuraklık toleransı yüksek olan Türkiye'de yetişen Opuntia ficus-indica, Agave americana kaktüs ve sukulentlerden 40 endofitik bakteri izole edilmiştir. Bu bakteriler arasından patojenite ve PGPB özellikleri dikkate alınarak seçilen 4 izolat ile uygulamalar yapılmıştır. Ayrıca bakteriler, uygulanacak dozdan daha yüksek dozdaki SiO₂ nanoparikülleri ile muamele edilip, MTT testi sonucunda canlılığını sürdürenler seçilmiştir. Tür teşhisleri 16S rRNA dizi analiziyle yapılarak NCBI GenBank'a kaydedilmiştir (A2: Bacillus wiedmannii PP473246, AT3: Bacillus proteolyticus PP473247, HT1: Lysinibacillus macroides PP473248, H17: Enterobacter hormaechei subsp. xiangfangensis PP473250). Endofitik bakteri ve SiO2 nanopartiküllerinin Medicago sativa (yonca)'da PEG-6000 ile oluşturulan kuraklık stresi altında fizyolojik ve biyokimyasal tepkiler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Stres altındaki bitkilerde total protein, kök-gövde uzunluğu, antioksidan enzim aktiviteleri, reaktif oksijen türleri ve lipid peroksidasyon seviyeleri belirlenmiştir. Uygulanan izolatlar kök-gövde kuru ağırlığını ve klorofil miktarını artırmış; H2O2, süperoksit anyonu ve MDA seviyelerini düşürmüştür. Ayrıca CAT, APX, GR, POX ve SOD aktivitelerini artırmışlardır. Bakterilerin bitki hücrelerindeki lokalizasyonu için SEM analizi yapılmıştır. Ayrıca öne çıkan AT3 ve H17 izolatlarının uygulandığı yoncada SiO2 nanopartiküllerinin hücredeki varlığı CLSM ile gösterilmiştir. İnoküle edilen bitkilerden tekrar izolasyon yapılarak ve 16S rRNA analizi ile bakterilerin varlığı doğrulanmıştır. Sonuçlar, izole edilen endofitik bakteriler ile SiO₂ nanopartiküllerinin kombine uygulamalarının, yonca bitkisinde kuraklık stresine karşı uyum yanıtlarını güçlendiren ve stresin olumsuz etkilerini hafifleten etkili bir strateji olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Drought is one of the main abiotic stress factors limiting agricultural productivity worldwide and poses a serious threat to global food security. Nanotechnology offers innovations in many fields such as health, energy, environment, and agriculture by enabling the control of materials at the atomic and molecular level. Endophytic bacteria are beneficial microorganisms that support plant growth and increase resistance to environmental stresses In this study, 40 endophytic bacteria were isolated from Opuntia ficus-indica, Agave americana cacti, and succulents grown in Turkey, which have high drought tolerance. Four isolates were selected from among these bacteria based on their pathogenicity and PGPB properties, and applications were conducted. Additionally, the bacteria were treated with SiO₂ nanoparticles at a higher dose than the application dose, and those that maintained their viability were selected based on the MTT test results. Species identification was performed using 16S rRNA sequence analysis and the results were recorded in the NCBI GenBank (A2: Bacillus wiedmannii PP473246, AT3: Bacillus proteolyticus PP473247, HT1: Lysinibacillus macroides PP473248, H17: Enterobacter hormaechei subsp. xiangfangensis PP473250). The effects of endophytic bacteria and SiO₂ nanoparticles on the physiological and biochemical responses of Medicago sativa (alfalfa) under drought stress induced by PEG-6000 were investigated. Total protein, root-stem length, antioxidant enzyme activities, reactive oxygen species, and lipid peroxidation levels were determined in stressed plants. The applied isolates increased root-stem dry weight and chlorophyll content; they decreased H₂O₂, superoxide anion, and MDA levels. Additionally, they increased CAT, APX, GR, POX, and SOD activities. SEM analysis was performed to determine the localization of bacteria in plant cells. Furthermore, the presence of SiO₂ nanoparticles in the cells of alfalfa treated with the prominent AT3 and H17 isolates was demonstrated using CLSM. The presence of bacteria was confirmed by re-isolation from inoculated plants and 16S rRNA analysis. The results indicate that the combined application of isolated endophytic bacteria and SiO₂ nanoparticles is an effective strategy for enhancing adaptation responses to drought stress and mitigating its adverse effects in alfalfa plants.
Benzer Tezler
- SiO2, TiO2, ZnO ve Ag katkılı manyetik çekirdek-kabuk yapılı nanokompozit katalizörlerin üretimi, karakterizasyonu, fotokatalitik ve antibakteriyel aktivitelerinin incelenmesi
Production and characterization of SiO2, TiO2, ZnO ve Ag doped magnetic core-shell nanochomposite catalysts, investigation of their photocatalytic and antibacterial activities
HAKAN KIZILTAŞ
Doktora
Türkçe
2018
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANER TEKİN
- Metal nanopartikül içeren Fe3o4@sio2-polimer kompozit sistemlerinin hazırlanması ve katalitik uygulama çalışmaları
Preparation and catalytic application studies of Fe3O4@SiO2-polymer composite systems containing metal nanoparticles
ÇAĞDAŞ YURDAKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANSEL TUNCER
- SiO2 nanopartikül üretimi ve SiO2 nanopartikül katkılı yüzey kaplamaları
Fabrication of the SiO2 nanoparticles and SiO2 nanoparticle embedded surface coatings
BİLGE BOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Gıda Mühendisliğiİstanbul Sabahattin Zaim ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN ARSLAN
- Gözenekli ve içi boş nanoyapı formunda SİO2 tabanlı sinerjistik terapi ajanlarının geliştirilmesi ve in-vitro terapi performanslarının belirlenmesi
Development of SİO2 based synergistic therapy agents in the form of porous and hollow nanostructures and determination of their in-vitro therapy performance
İLAYDA COŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
DOÇ. DR. FATOŞ ÇİĞDEM KİP
- Atık kızartma yağı biyodizeli-dizel yakıt karışımına farklı nanoparçacık ( SiO2 ve TiO2) eklenmesinin bir dizel motorun termodinamik, ekonomik ve çevresel parametrelerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of adding different nanoparticles ( SiO2 and TiO2) to waste cooking oil biodiesel-diesel fuel blends on the thermodynamic, economic, and environmental parameters of a diesel engine
SOROUSH GHOLAMI GHANATI
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BATTAL DOĞAN