i
T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BİYOLOJİ ANABİLİM DALI
BAZI YAĞLI TOHUMLU BİTKİLERDE GAMA
RADYASYONUN (
Cs137) M1 GENERASYONLARINDA
OLUŞTURDUĞU MODİFİKASYONLARIN FİZYOLOJİK
ÖZELLİKLERİ İLE YAĞ VERİMİNE ETKİSİNİN
BELİRLENMESİ VE ANTİMİKROBİYAL
AKTİVİTELERİNİN ARAŞTIRILMASI
DOKTORA TEZİ
HAVSER ERTEM VAİZOĞULLAR
ii
T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
BİYOLOJİ ANABİLİM DALI
BİLİM DALINIZ YOKSA BU SEKMEYİ SİLİNİZ
BAZI YAĞLI TOHUMLU BİTKİLERDE GAMA
RADYASYONUN (
CS137) M1 GENERASYONLARINDA
OLUŞTURDUĞU MODİFİKASYONLARIN FİZYOLOJİK
ÖZELLİKLERİ İLE YAĞ VERİMİNE ETKİSİNİN
BELİRLENMESİ VE ANTİMİKROBİYAL
AKTİVİTELERİNİN ARAŞTIRILMASI
DOKTORA TEZİ
HAVSER ERTEM VAİZOĞULLAR
iv
Bu tez çalışması BAP tarafından 2012FBE013 nolu proje ile desteklenmiştir.
i
ÖZET
BAZI YAĞLI TOHUMLU BİTKİLERDE GAMA RADYASYONUN (CS137
) M1 GENERASYONLARINDA OLUŞTURDUĞU MODİFİKASYONLARIN
FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİ İLE YAĞ VERİMİNE ETKİSİNİN BELİRLENMESİ VE ANTİMİKROBİYAL AKTİVİTELERİNİN
ARAŞTIRILMASI
DOKTORA TEZİ
HAVSER ERTEM VAİZOĞULLAR
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ ANABİLİM DALI
BOTANİK BİLİM DALI
(TEZ DANIŞMANI: DOÇ. DR. YEŞİM KARA) DENİZLİ, HAZİRAN-2016
Bu çalışmada, yağlı tohumlu bitkilerden Carthamus tinctorius (aspir),
Helianthus annuus (ayçiçeği), Simmondsia chinensis (jojoba), Brassica napus
(kanola/Kolza), Glycine max (soya) ve Sesamum indicum (susam) tohumlarında 0 (kontrol), 100, 200, 300, 400 ve 500 Gy olmak üzere beş farklı dozda sezyum-137 (Cs137) kaynağı kullanılarak gama radyasyon uygulaması yapılmıştır. Radyasyon uygulaması sonrası tohumların ham yağ verimleri ekstraksiyon yöntemi ile tespit edilmiştir. Gama radyasyon uygulanmayan kontrol grupları hariç ham yağ verimleri % 8.45 ile %46.84 arasında olduğu gözlenmiştir. Ham yağ verimi en yüksek olan tohumların C.tinctorius-Yenice, H.annuus-Tanay, S.chinensis- Arizona A-42, B.napus-Licort, G.max-Ataem-7 ve S.indicum-Tan99 türleri olduğu belirlenmiştir. Ham yağ verimi yüksek olarak belirlenen tohumlar ekim yapılarak M1 generasyonu elde edilmiş ve radyasyonun fizyolojik ve morfolojik etkileri belirlenmiştir. Genel olarak radyasyon uygulamasının bitki fide boyunda azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. Radyasyon uygulanan tohumlardan elde edilen M1 generasyon bitkilerde klorofil miktarının azaldığı karotenoid miktarlarının arttığı belirlenmiştir. Antimikrobiyal aktiviteleri belirlenen bu türlerden özellikle S.chinensis Arizona-A42’nın P.aeruginosa ATCC 27853’e karşı antibiyotiklere oranla önemli ölçüde antibakteriyel aktivite gösterdiği tespit edilmiştir. Tohum yağlarının GC-MS analizlerinde genel olarak linoleik asit (C18:2n6), oleik asit (C18:1n9) ve palmitik asit (C16:0) ortalama %60.31, %21.64 ve % 15.48 olmak üzere sırasıyla major bileşikler olarak tespit edilmiştir.
ANAHTAR KELİMELER: Gama Radyasyon, Yağlı Tohumlu Bitki, Yağ
ii
ABSTRACT
GAMMA RADIATION (Cs137) EFFECTS OF M1 GENERATION, CRUDE
OIL YIELD, FUNCTIONAL PROPERTIES OF SOME OIL CROPS AND DETERMINED ANTIMICROBIAL ACTIVITY
PHD THESIS
HAVSER ERTEM VAİZOĞULLAR
PAMUKKALE UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE BIOLOGY
BOTANY
(SUPERVISOR: ASSOC.PROF.DR. YEŞİM KARA) DENİZLİ, JUNE 2016
In this study, the crude oil yield of different varities (Carthamus tinctorius,
Helianthus annuus, Simmondsia chinensis, Brassica napus, Glycine max, Sesamum indicum) of oil seeds after gamma radiation were determined. The seeds
were used and irradiated with doses of 0 (control), 100, 200, 300, 400 and 500 Gy gamma radiation in this study. Irradiation was performed in a cesium (Cs137) Gammacell 3000 Elan source in the Pamukkale University Faculty of Medicine in the department of the radiology. Extraction of the seeds was done with Soxhlet apparatus using petroleum ether. The highest crude oil yield was obtained at
C.tinctorius-Yenice, H.annuus-Tanay, S.chinensis-Arizona A-42, B.napus- Licort, G.max- Ataem-7 ve S.indicum-Tan-99 seeds. The highest crude oil yield of seeds
were planted and M1 plant were obtained. Physiological and morphological effects of gamma radiation on M1 plants were determined. In generally, there was an decrease in the seedling of lenght and total amount of chlorophyll in M1 plants after gamma radiation. But, the amounts of carotenoid increased in M1 plants. Antimicrobial activity of extracts were tested by a disk diffusion method. Extracts of the S.indicum Tan-99 showed no antimicrobial activity against M.luteus NRRL B-4375 and E. coli ATCC 25922. The highest linoleic acid obtained in control and 500 Gy gamma irradiation with average 44,66 % and 44,63%, respectively. The chemical composition of the highest yield extracts was elucidated by GC-MS (Gas chromatography-Mass Spectrometry). The major components of G.max-Ataem7 were linoliec acid (C18:2n6) and oleic acid (C18:1n9) with an average of 60.31 and 21.64%, respectively.
KEYWORDS: Gamma Radiation, Oil Crop, Crude Oil Yield, Antibacterial
iii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... i ABSTRACT ... ii İÇİNDEKİLER………..………...iii ŞEKİL LİSTESİ... v
TABLOLAR LİSTESİ ... vii
SEMBOL LİSTESİ ... viii
ÖNSÖZ ...iv
1. GİRİŞ ... 1
1.1. Radyasyon ... 3
1.1.1. Radyasyon Sınıflandırması ... 3
1.1.1.1. İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyon... 4
1.1.1.2. İyonlaştırıcı Radyasyon ... 4 1.1.1.3. Alfa Parçacıkları ... 5 1.1.1.4. Beta Parçacıkları ... 6 1.1.1.5. X Işınları ... 6 1.1.1.6. Gama Işınları ... 7 1.1.1.7. Nötronlar ... 8 1.1.2. Radyoaktif Kaynaklar ... 9 1.1.3. Radyasyon Dozu ... 10
1.1.4. Gama Radyasyon Uygulamaları ... 11
1.1.5. Radyasyon Hücre Etkileşimi... 14
1.1.6. Bitki Islahında Radyasyonun Önemi ve Kullanımı... 18
1.1.7. Tohumda Yağ Asidi Sentezi ... 20
1.2. Yağlı Tohumlu Bitkiler ... 25
1.2.1. Kolza/Kanola (Brassica napus L.) ... 27
1.2.2. Aspir (Carthamus tinctorius L.) ... 29
1.2.3. Soya (Glycine max L.) ... 33
1.2.4. Ayçiçeği (Helianthus annuus L.) ... 35
1.2.5. Susam (Sesamum indicum L.) ... 37
1.2.6. Jojoba [Simmondsia chinensis (Link) Schneider] ... 39
2. YÖNTEM ... 41
2.1. Materyal ... 41
2.1.1. Bitkisel materyal ... 41
2.1.1.1. Kanola (Brassica napus L.) ... 43
2.1.1.2. Aspir (Carthamus tinctorius L.) ... 45
2.1.1.3. Soya (Glycine max L.) ... 46
2.1.1.4. Ayçiçeği (Helianthus annuus L.) ... 47
2.1.1.5. Susam (Sesamum indicum L.) ... 48
2.1.1.6. Jojoba [Simmondsia chinensis (Link)] ... 49
2.2. Yöntem ... 53
2.3. Tohumlarda Canlılık Testi (Tetrazolium/TZ/TTC Testi) ... 53
2.3.1.1. TZ Testinin Uygulanışı ... 53
2.3.1.2. TZ Testi Solüsyonları ... 54
iv
2.3.3. Gama Radyasyon Uygulaması ... 55
2.3.4. Ham Yağ Veriminin Belirlenmesi... 56
2.3.4.1. Ham Yağ Veriminin Hesaplanması ... 57
2.3.5. Tohum Yüzey Sterilizasyonu ... 58
2.3.6. Tohumların Ekimi ... 58
2.3.7. Morfolojik ve Fizyolojik Etkilerin İncelenmesi... 61
2.3.8. Fotosentetik Pigment Tayini ... 61
2.3.8.1. Yaprakta Klorofil ve Karotenoid Pigment Ekstraksiyonu ve Kantitatif Analizleri ... 61
2.3.9. Antimikrobiyal Aktivitenin Belirlenmesi ... 63
2.3.9.1. Çalışmada Kullanılan Besiyerleri ... 64
2.3.10. Yağ Asidi Kompozisyonunun Belirlenmesi……….65
2.3.11. İstatistik Analizi ... 65
3. BULGULAR ... 66
3.1. Tohumlarda Canlılık Testi ... 67
3.2. Nem Tayini Sonuçları ... 70
3.3. Ham Yağ Verimi Sonuçları ... 74
3.4. M1 bitkilerinde Fizyolojik Etkilerin Belirlenmesi ... 79
3.4.1. B.napus-Licort türünde morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi ... 80
3.4.2. C.tinctorius-Yenice türünde morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi ... 82
3.4.3. G.max-Ataem7 bitkilerinde morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi ... 84
3.4.4. H.annuus-Tanay bitkilerinde morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi ... 86
3.4.5. S.indicum-Tan99 bitkilerinde morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi ... 88
3.4.6. S.chinensis-ArizonaA42 M1 generasyonu bitkilerde morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi ... 90
3.4.7. Antimikrobiyal Aktivite Sonuçları……….92
3.4.7.1. B.napus-Licort genotipinin antimikrobiyal aktivite sonuçları 93 3.4.7.2. C.tinctorius-Yenice antimikrobiyal aktivite sonuçları ... 94
3.4.7.3. G.max-Ataem7 antimikrobiyal aktivite sonuçları... 95
3.4.7.4. H.annuus-Tanay antimikrobiyal aktivite sonuçları ... 96
3.4.7.5. S.indicum-Tan99 antimikrobiyal aktivite sonuçları ... 97
3.4.7.6. S.chinensis-ArizonaA42 antimikrobiyal aktivite sonuçları .... 98
3.4.8. GC-MS yağ asidi kompozisyonu sonuçları………..99
3.4.8.1. B.napus-Licort türünün GC-MS analiz sonuçları ... 100
3.4.8.2. C.tinctorius-Yenice türünün GC-MS analiz sonuçları…………101
3.4.8.3. G.max-Ataem7 türünün GC-MS analiz sonuçları ... 102
3.4.8.4. H.annuus-Tanay türünün GC-MS analiz sonuçları ... 103
3.4.8.5. S.indicum-Tan99 türünün GC-MS sonuçları……….…104
3.4.8.6. S.chinensis-Arizona A42 türünün GC-MS analiz sonuçları.. 105
4. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 115
5. KAYNAKLAR ... 141
v
ŞEKİLLER LİSTESİ
Sayfa
Şekil 1.1: Radyasyonun sınıflandırılması (Yıldız 2009) ... 4
Şekil 1.2: Alfa parçacığı (www.taek.gov.tr) ... 5
Şekil 1.3:Beta parçacığı (kbrn.afad.gov.tr) ... 6
Şekil 1.4: X ışınlarının oluşumu (Yıldız 2009) ... 7
Şekil 1.5: Gama ışınları (Yıldız 2009) ... 8
Şekil 1.6: Radyoaktif parçaçıkların maddelerden geçebilirliği ... 8
Şekil 1.7:Nötron parçaçıkları (Yıldız 2009) ... 9
Şekil 1.8:Radyasyon birimleri (www.taek.gov.tr) ... 10
Şekil 1.9:Radyasyonun biyolojik etkileri (www.emo.org.tr) ... 14
Şekil 1.10: Trigliserid yapısı (Gözükara 1993) ... 20
Şekil 1.11:Tohumlarda gerçekleşen yağ aisdi sentezinin basamakları ... 21
Şekil 2.12:B.napus L. (kanola)'nın genel görünüşü ... 42
Şekil 2.13:C. tinctorius L. genel görünüşü... 43
Şekil 2.14: G. max L. genel görünüşü ... 44
Şekil 2.15: H.annuus L. genel görünüşü ... 45
Şekil 2.16: S.indicum L. genel görünşü ... 46
Şekil 2.17: S.chinensis (Link) Schneider genel görünüşü ... 47
Şekil 2.18: Gammacell 300Elan marka sezyum (Cs137) kaynağı ... 55
Şekil 2.19: Rotary evaporatör (IKA marka RV-10 model) ... 56
Şekil 2.20: B.napus L. (kanola/kolza)-Licort tohumu ... 58
Şekil 2.21: C.tinctorius L. (aspir)- Yenice tohumu ... 58
Şekil 2.22: G.max L. (Soya)-Ataem7 tohumu ... 58
Şekil 2.23:H.annuus L. (ayçiçek)-Tanay tohumu ... 59
Şekil 2.24: S.indicum L. (susam)-Tan99 tohumu ... 59
Şekil 2.25: S.chinensis-Arizona A-42 tohumu ... 59
Şekil 2.26:Aglent 5975C-7890A GC-MS cihazı ... 65
Şekil 3.27:B.napus genotiplerinin canlılık oranları ... 67
Şekil 3.28: C.tinctorius genotiplerinin canlılık oranları ... 67
Şekil 3.29:G.max genotiplerinin canlılık oranları ... 68
Şekil 3.30:H.annus genotiplerinin canlılık oranları ... 68
Şekil 3.31:S.indicum genotiplerinin canlılık oranları ... 68
Şekil 3.32:S.chinensis genotplerinin canlılık oranları ... 69
Şekil 3.33: B.napus genotiplerinin nem oranları ... 71
Şekil 3.34: C.tinctorius genotiplerinin nem oranları ... 71
Şekil 3.35: G.max genotiplerinin nem oranları ... 72
Şekil 3.36: H.annuus genotiplerinin nem oranları ... 72
Şekil 3.37: S. indicum genotiplerinin nem oranları ... 73
Şekil 3.38: S.chinensis genotiplerinin nem oranları ... 73
Şekil 3.39: B.napus gama radyasyonun ham yağ verimine etkisi ... 74
Şekil 3.40: C. tinctorius gama radyasyonunun ham yağ verimine etkisi ... 74
Şekil 3.41: G.max gama radyasyonun ham yağ verimine etkisi... 75
vi
Şekil 3.43: S.indicum gama radyasyonun ham yağ verimine etkisi ... 76
Şekil 3.44: S.chinensis gama radyasyonun ham yağ verimine etkisi ... 76
Şekil 3.45: (a) Brassica napus- Licort türünde viyollerde çimlenen tohumlar (b) M1 generasyonu bitkilerde fide ve kük morfolojileri ... 78
Şekil 3.46: B. napus-Licort gama radyasyonun fotosentetik pigmentler üzerine etkisi ... 80
Şekil 3.47: (a) C. tinctorius-Yenice türünde viyollerde çimlenen tohumlar (b) M1 generasyonu bitkilerde fide ve kük morfolojileri ... 82
Şekil 3.48:C. tinctorius-Yenice genotipinde gama radyasyonun fotosentetik pigmentler üzzerine etkisi ... 84
Şekil 3.49: (a) G. max-Ataem7 türünde viyollerde çimlenen tohumlar (b) M1 generasyonu bitkilerde fide ve kök morfolojileri ... 86
Şekil 3.50: G.max-Ataem7 gama radyasyonun fotosentetik pigmentler üzerine etkisi ... 88
Şekil 3.51: (a) H. annuus -Tanay türünde viyollerde çimlenen tohumlar (b) M1 generasyonu bitkilerde kük ve fide morfolojileri ... 90
Şekil 3.52: (a) S. indicum-Tan99 türünde viyollerde çimlenen tohumlar (b) M1 generasyonu bitkilerde fide ve kük morfolojileri ... 92
Şekil 3.53: S. indicum-Tan99 genotipinde gama radyasyonun fotosentetik pigmentler üzerine etkisi ... 94
Şekil 3.54: S.chinensis-Arizona A42 türünde viyollerdee çimlenen tohumlar (b) M1 generasyonu bitkilerde fide ve kük morfolojileri ... 96
Şekil 3.54: S. chinensis Arizona A42 gama radyasyonun fotosentetik pigmentler üzerine etkisi ... 99
Şekil 3.55: Laurik asit yapısı ... 99
Şekil 3.56: Miristik asit yapısı ... 99
Şekil 3.57: Palmitik asit yapısı ... 99
Şekil 3.58:Heptadekanoik asit yapısı ... 99
Şekil 3.59:Stearik asit yapısı ... 100
Şekil 3.60: Araşidik asit yapısı ... 100
Şekil 3.61: Pentadekanoik asit yapısı ... 100
Şekil 3.62: Miristoleik asit yapısı ... 100
Şekil 3.63: Palmitoleik asit yapısı ... 100
Şekil 3.64: Oleik asit yapısı ... 101
Şekil 3.65: cis-11 eikosenoik asit ... 101
Şekil 3.66: Linoleik asit ... 101
Şekil 3.67:g-linoleik asit yapısı ... 101
Şekil 3.68:cis 11,14-eikosenoik asit yapısı ... 102
Şekil 3.69:eikosapentaenoik asit... 102
Şekil 3.70:B.napus-Licort extraktının kromatogramı ... 103
Şekil 3.71: C.tinctorius-Yenice ekstraktının kromatogramı ... 105
Şekil 3.74: G.max-Ataem7 ekstraktının kromatogramı ... 108
Şekil 3.75: H.annuus-Tanay ekstraktının kromatogramı ... 109
Şekil 3.76: S.indicum-Tan99 ekstraktının kromatogramı ... 110
vii
TABLOLAR LİSTESİ
Sayfa
Tablo 1.1. Radyasyon kaynakları olan Co60 ve Cs137 özellikleri ... 9
Tablo 1.2. Çalışmada kullanılan sertifikalı B. napus tohum genotipleri ... 42
Tablo 1.3. Çalışmada kullanılan sertifikalı C. tinctorius tohum genotipleri…..44
Tablo 1.4. Çalışmada kullanılan sertifikalı G.max genotipleri ... 46
Tablo 1.5. Çalışmada kullanılan sertifikalı H.annuus genotipleri ... 48
Tablo 1.6. Çalışmada kullanılan sertifikalı S. İndicum genotipleri ... 50
Tablo 1.7. Çalışmada kullanılan sertifikalı S. Chinensis genotipleri ... 51
Tablo 2.8. En yüksek ham yağ verimi eld edilen tohum genotipleri ... 52
Tablo 2.9. Ham yağ verimi en yüksek tohum genotipleri ... 78
Tablo 2.10. B. napus- Licort türünde fizyolojik özellikleri ... 80
Tablo 3.11. C. tinctorius-Yenice türünde fizyolojik özellikleri ... 82
Tablo 3.12. G.max-Ataem7 türünde fizyolojik özellikleri ... 84
Tablo 3.13. H.annuus-Tanay türünde fizyolojik özellikleri ... 86
Tablo 3.14. S.indicum-Tan99 türünde fizyolojik özellikleri ... 88
Tablo 3.15. S. chinensis-Arizona A42 türünde fizyolojik özellikleri ... 90
Tablo 3.16. B.napus-Licort ekstraktlarının antimikrobiyal aktiviteleri ... 93
Tablo 3.17. C.tinctorius-Yenice ekstraktlarının antimikrobiyal aktiviteleri ... 94
Tablo 3.18. G.max-Ataem7 ekstraktlarının antimikrobiyal aktiviteleri ... 95
Tablo 3.19. H.annuus-Tanay ekstraktlarının antimikrobiyal aktiviteleri ... 96
Tablo 3.20. S.indicum-Tan99 ekstaktlarının antimikrobiyal aktiviteleri ... 97
Tablo 3.22. B.napus -Licort türü ekstraktın yağ asit kompozisyonu ... 98
Tablo 3.23. C.tinctorius-Yenice türü ekstaktın yağ asit kompozisyonu ... 99
Tablo 3.24. G.max-Ataem7 türü ekstraktın yağ asit kompozisyonu ... 100
Tablo 3.25. H.annuus-Tanay türü ekstarktın yağ asit kompozisyonu ... 105
Tablo 3.26. S.indicum-Tan99 türü ekstraktın yağ asit kompozisyonu... 108
viii
SEMBOL LİSTESİ
TTC : 2,3,5 Triphenyl tetrazolium chloride
UV : Ultraviyole
TZ : Tetrazolium
DNA : Deoksiribonükleik asit
cDNA : Halkasal Deoksiribonükleik asit
RNA : Ribonükleik asit
He : Helyum Co : Kobalt Cs : Sezyum Gy : Gray kRad : Kilorad kg : Kilogram g : Gram dk : Dakika m : Metre L : Litre mL : Mililitre µL : Mikrolitre GC : Gaz Kromatografisi
GC/MS : Gaz Kromatografisi/Kütle Spektroskopisi
α : Alfa β : Beta γ : Gama PHB : p-Hidroksibenzoik asit CoA : Koenzim-A CO2 : Karbondioksit
ACP : Asit fosfataz
MA : Manyetik alan
EMA : Elektro manyetik alan
HCL : Hidroklorik asit
GA : Giberellik asit
DES : Dietil sülfanat
EMS : Etil metil sülfanat
LDL : Düşük yoğunluklu lipoprotein
HDL : Yüksek yoğunluklu lipoprotein
FDA : Amerikan gıda ve ilaç idaresi
FAO : Gıda ve tarım örgütü
ix
ÖNSÖZ
Doktora tezimi hazırlamamda değerli görüş ve önerileri ile katkılarını esirgemeyen, her zaman manevi desteğini gördüğüm, şefkatini her daim hissettiğim saygıdeğer danışman hocam Doç.Dr. Yeşim KARA’ya sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Bu süreçte en başından beri manevi desteğini hissettiğim, akademik bilgisi ile birlikte değerli görüş ve önerilerini esirgemeyen, insani yönü ve hoşgörüsüyle her zaman saygı duyduğum kıymetli hocam Prof.Dr. Ramazan MAMMADOV’a teşekkürü bir borç bilirim.
Tezde gama radyasyon uygulamalarında yardımcı olan Prof.Dr. Papatya Bahar BALTALARLI ve Öğr.Gör.Dr. Canan ERTUNÇ’a, tezde deney aşamalarının çoğunluğunu yürüttüğümüz BİYOM’da laboratuvar, sera, malzeme vb. her türlü desteği sağlayan Doç.Dr. Fevziye ÇELEBİ TOPRAK hocamıza ayrıca teşekkür ediyorum.
Bu tezde yardımı olan, desteğini ve bilgisini esirgemeyen hazırlık, deney vb. aşamalarında emeği geçen tüm hocalarıma, bana her daim yardımcı oldukları ve desteklerini esirgemedikleri için arkadaşlarıma, doktora süresi boyunca sabırla bana destek veren en başta müdürüm ve müdür yardımcılarım olmak üzere tüm iş arkadaşlarıma da ayrıca teşekkürü bir borç bilirim.
Akademik çalışmalarımda ve hayatımla ilgili tüm olaylarda, ilgi ve sevgilerini daima hissettiğim maddi manevi her türlü desteklerini gösteren, öncelikle sevgili anne ve babam olmak üzere eşim, kardeşim, kızım ve diğer tüm aile fertlerime yanımda oldukları ve bana güvendikleri için sonsuz teşekkür ediyorum.
1
1. GİRİŞ
Türkiye, kuzeyinde Avrupa-Sibirya, batısı ve güneyinde Akdeniz, doğu ve güneydoğusunda İran-Turan fitocoğrafik bölgelerin kesişme noktasında bulunmaktadır. Ülkemiz, sahip olduğu farklı floristik özellikler nedeniyle, hem bitki çeşitliliği hem de endemik tür bakımından çok zengin bir floraya sahiptir. Türkiye florasında, 174 familyaya ait 1251 cins ve 12000’den fazla takson bulunmaktadır (Faydalıoğlu ve Sürücüoğlu 2011; Akgöz 2013).
Doğada bulunan bitkilerin birçoğu, tıbbi ve kimyasal açıdan büyük öneme sahiptirler. Bu bitkilerin pek çoğu ilaç, kozmetik, deri, yem, temizlik ve gıda endüstrisi gibi birçok alanda kullanılmaktadır (Pezzuto 1997). Sanayide ve endüstride yaygın olarak kullanılan ekonomik öneme sahip bitki gruplarından biri de yağlı tohumlu bitkilerdir.
Yağlı tohumlu bitkilerin ülkemizdeki üretimi ihtiyacın ancak %50-60’ını karşılayabilmekte geri kalanı ise ithal edilmektedir (Tuğlular 1999).Ülkemizde tüketilen yağın %90’nını bitkisel yağlar oluşturulmaktadır. Türkiye’de bitkisel yağ sanayinin yıllık yağ üretimi 550-600 bin ton iken bitkisel yağ tüketimi 1.2-1.3 milyon ton arasında değişmektedir (Yaşar 2004). Ülkemiz, bu konuda ihtiyacı karşılayamaması nedeniyle bitkisel yağ üretiminde dışa bağımlı hale gelmiştir (Çabukel ve diğ. 2009).
Beslenmede oldukça önemli olan yağlar, hayati fonksiyonlarımız ve yaşamsal faaliyetlerimiz için gerekli olan ana besin maddelerinden birisi olup endüstriyel olarak ta önemli bir ham madde kaynağıdır. Hayvansal yağların üretimlerinin endüstriyel boyutta pahalı olması, beslenme açısından gerekli yağların çoğunun bitkisel kökenli yağlardan karşılanmasını zorunlu kılmaktadır (Kolsarıcı ve diğ. 2000). Bitkisel yağlar; insan vücudunda sentezlenemeyen ve sadece yağlardan alınabilen oleik, linoleik ve linolenik yağ asitlerini içermeleri yanında, önemli enerji kaynağı olmaları, yağda eriyen A, D, E ve K vitaminlerinin kullanımını sağlamaları yönünden de büyük öneme sahiptirler (Atakişi 1999). Ülkemizdeki bitkisel yağların
2
yaklaşık %40’ı ayçiçek, %30'u pamuk ve %8’i zeytin ile kalan kısmı da diğer yağlı tohumlu bitkilerden elde edilmektedir (Arıoğlu ve Güllüoğlu 2009).
Tohumlarından yağ elde edilebilen pek çok bitki olmasına rağmen, günümüzde sanayide kullanılan ekonomik öneme sahip yağlı tohumlu bitkilerin başında; ayçiçeği, zeytin, kanola, aspir, jojoba, soya ve susam gelmektedir (Alpgiray ve Gürhan 2007). Ülkemizde yağ ihtiyacını karşılamak için alternatif yağlı tohumlu bitkilerin üretimi, ekonomik öneme sahip bu bitkilerden yağ üretiminin arttırılması amacıyla yapılan bitki ve tohum ıslah çalışmaları büyük önem kazanmıştır. Bunun için, yeni türlerin geliştirilmesi, mevcut türlerde kaliteli ve verimli yağ eldesi sağlayacak metodların zenginleştirilmesi de oldukça önemlidir (Kolsarıcı ve diğ. 2006).
Son yıllarda moleküler biyolojide görülen hızlı ilerleme, bitki genetiği çalışmalarında, genetik çeşitliliğin korunması, üretimi, ıslah gibi hedefler doğrultusunda kullanımına çok büyük ve önemli katkılar sağlamıştır. Bitki ve tohum ıslahında, yaygın olarak kullanılan yöntemlerden birisi de gama radyasyon uygulamalarıdır (Sağel ve diğ. 2002). Gama radyasyon uygulamaları ile bitkilerde genetik varyasyonu genişletebilmek, daha kısa zamanda verim ve kalite özellikleri bakımından daha üstün türlerin geliştirilmesi mümkün olabilmektedir.
Bu nedenle tezimizde, sanayide tohumları kullanılan, ekonomik öneme sahip yağlı tohumlu bitki türlerinden kanola, aspir, soya, ayçiçeği, susam ve jojoba tohumları ile çalışmalar yürütülmüştür. Bu bitki tohumlarında, gama radyasyon uygulamasının yağ verimine etkisi ile ışınlanan tohumlardan elde edilen bitkilerde radyasyonun morfolojik ve fizyolojik etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, gama radyasyonun tohumlarda yağ asit içeriklerine ve antimikrobiyal aktiviteye etkisinin incelenmesi ve böylece yağlı tohumlu bitkiler açısından bilimsel ve ekonomik katkı sağlanması hedeflenmiştir.
3
1.1 Radyasyon
Radyasyon, madde içerisinde hareket edebilen ve atomlar tarafından etrafa yayılan enerji olarak tanımlanır. Bir maddede bulunan atom çekirdeğindeki nötron sayısı, proton sayısına oranla fazla ise; bu tür maddeler kararsız bir özellik kazanmakta ve kararlı hale geçmek için ışınlar yaymaktadırlar. Etraflarına bu şekilde ışın saçarak parçalanan maddelere "radyoaktif madde" denilmektedir. Etrafa yayılan alfa, beta ve gama gibi ışınlara ise "radyasyon" adı verilmektedir. Radyasyon yayan kaynağın bazı özelliklerine bağlı olarak bu enerji, elektromanyetik dalgalar ya da hızlı parçacıklar şeklinde taşınabilmektedir. Radyasyon söz konusu olduğunda; kaynağı (doğal ve yapay radyasyon kaynakları), türü (parçacık ya da dalga tipi) ve radyasyonun enerjisi (düşük ve yüksek enerjili) şeklindeki parametreler kullanılmaktadır (Krane 1987).
1.1.1 Radyasyon Sınıflandırması
Radyasyon türüne göre değerlendirildiğinde "parçacık" ve "dalga" tipi olarak iki şekilde sınıflandırılabilir. Parçacık radyasyonu, belirli kütle ve enerjiye sahip çok hızla hareket eden küçük parçacıkları ifade etmektedir. Parçacık radyasyonunda, önüne çıkan malzeme içinde durdurulup soğurulana kadar, o malzemeye enerji aktarımı söz konusudur. Doğal olarak içinde bulunduğu malzemede zamanla ısınma meydana gelmektedir. Parçacığın gücüne göre molekül bağlarında kırılmalar olabilir (Arıkan 2007).
Dalga radyasyon ise belirli bir enerjiye sahip olan, titreşim yayarak ilerleyebilen manyetik ve elektriksel enerji dalgalarıdır. Dalga tipi radyasyonların tümü ışık hızıyla hareket eder. Parçacık ve dalga tipi radyasyonlar; "iyonlaştırıcı" ve "iyonlaştırıcı olmayan" radyasyon olmak üzere ikiye ayrılmaktadır (Krane 1987). Canlı bir hücrede radyasyon ile kırılmaya uğrayan molekül bağları, kimi zaman rastgele oluşan başka bağlanmalara neden olabilir ve yapısı bozulan hücreler ortaya çıkabilmektedir. Canlı organizmada bulunan bu tür hücrelerde belli oranlarda tamir mekanizması işlese de, radyasyonun çekirdeğe ulaştığı durumlarda DNA
4
yapısında geri dönüşümsüz değişiklikler meydana gelebilir ve bu nedenle hücre ölümleri de gözlenebilmektedir (Lombardi 2007).
1.1.2 İyonlaştırıcı Olmayan Radyasyon
İyonlaştırıcı olmayan radyasyon etki ettiği materyaldeki atomları sadece uyarmakla yetinir. Çünkü yeteri kadar enerjisi yoktur ve bu nedenle iyonlaştıramaz. Radyo dalgaları, mikrodalgalar, morötesi ve kızılötesi ışık ile görünür ışık iyonlaştırıcı olmayan radyasyona örnektir (Arıkan 2007).
1.1.3 İyonlaştırıcı Radyasyon
Madde içinden geçerken etrafa enerji aktarmak sureti ile ortamdaki atomları iyonlaştıran radyasyon türüdür. Yüksek enerjili radyasyon olarak da tanımlanabilir. İyonlaştırıcı radyasyonlar parçacık tipi olan alfa, beta ve nötron parçacıkları ile dalga tipi olan gama ve X ışınlarıdır (Şekil 1.1).
5
İyonlaştırıcı olan radyasyon, yüksek enerjili radyasyon olarak da bilinmektedir ve atomdan elektron koparabilen yani atomu iyonize eden radyasyon türü olarak tanımlanabilir. İyonlaşma olayı, insanlar da dahil tüm canlılarda oluşabilmektedir. İyonlaştırıcı radyasyon, önlem alınmadığı takdirde yaşayan tüm organizmalar için zararlı olabilecek radyasyon çeşididir. İyonlaştırıcı radyasyonun, alfa parçacıkları, beta parçacıkları, nötronlar, X ışınları ve gama ışınları olmak üzere beş çeşidi bulunmaktadır (Şekil 1.1).
1.1.3.1. Alfa Parçacıkları
Alfa parçacıkları iki nötron ve iki protondan oluşan bir helyum (4 2He)
çekirdeğidir. Alfa parçacığı pozitif yüklü olup "α" işaretiyle gösterilmektedir. Pozitif yüklü olmalarından dolayı manyetik alanda negatif kutba sapma yaparlar. İyonizasyon yetenekleri oldukça fazladır. Giricilik yetenekleri azdır. Alfa parçacıkları küçük kalınlıktaki maddelerle (örneğin, ince bir kağıt tabakası ile) durdurulabilmektedir. Bunun nedeni, diğer radyasyon türlerine oranla büyük elektrik yükleri taşımalarından kaynaklanmaktadır. Taşıdıkları elektrik yükü, alfa parçacıklarının bir maddenin içinden geçerken geçtikleri bu yolda yoğun bir iyonlaşma meydana getirmelerine ve bu nedenle enerjilerini hızlı bir şekilde kaybetmelerine yol açmaktadır (Krane 1987) (Şekil 1.2).
6
1.1.3.2. Beta Parçacıkları
Pozitif ya da negatif yüklü elektronlara beta parçacıkları denilmektedir. Pozitif yüklü olanları "β+", negatif yüklü olanları ise "β-" işaretiyle gösterilmektedir. Bu parçacıklar alfa parçacıklarına göre daha hafif ve çok fazla girişken oldukları için oluşturdukları iyonlaşma, alfa parçacıklarına göre de oldukça azdır (Krane 1987). Beta parçacıklarını, ince bir alüminyum levha ile durdurmak mümkün olmaktadır (Şekil 1.3).
Şekil 1.3: Beta parçacığı (kbrn.afad.gov.tr)
1.1.3.3. X Işınları
Röntgen ışınları olarakta bilinen X ışınları, gama ışınları ile ultraviyole (UV) ışınları arasında bulunan elektromanyetik dalgalardır. Yüksek enerjili elektronlar bir atoma dışardan gönderildiğinde, o atomun ilk sıradaki halkalarından elektron koparabilmektedirler. Atomdan koparılan bu elektronun yerine daha yüksek enerji seviyelerinde bulunan elektronlar sıçrayarak kopan elektronun neden olduğu boşluğu doldurmaktadırlar. Bu sırada açığa çıkan enerji fazlası X ışını şeklinde dışarıya salınmaktadır (Şekil 1.4) (Krane 1987).
7
Şekil 1.4: X ışınlarının oluşumu (Yıldız 2009)
1.1.3.4. Gama Işınları
Yüksek enerjili fotonlardan oluşan ve kozmik ışınlarla X ışınları arasında yer alan elektromanyetik dalgalardır. Gama ışınlarının kaynağı atomun çekirdeği olup "γ" şeklinde gösterilirler. Gama ışınları, atomda çekirdek içindeki enerji seviyelerindeki farklılıklardan meydana gelirler. Çekirdek, alfa ya da beta parçacığı çıkardıktan sonra çoğunlukla kararlı bir durumda kalamaz. Fazla kalan çekirdek enerjisi bir elektromanyetik radyasyon halinde etrafa yayılır (Şekil 1.5).
Şekil 1.5: Gama ışınları (Yıldız 2009)
Yüksüz oldukları için manyetik alanda herhangi bir yönde sapma yapmazlar. İyonize olma yetenekleri alfa ve beta parçacıklara oranla daha zayıftır. Ancak,
8
giricilik yetenekleri çok fazladır. 20 cm kalınlığındaki kurşun bir levhadan bile geçebilmektedirler (Krane 1987)(Şekil 1.6).
Şekil 1.6: Radyoaktif parçacıkların maddelerden geçebilirliği (www.kgm.gov.tr)
1.1.3.5. Nötronlar
Nötronlar yüksüz parçacıklardır. Herhangi bir madde içine kolaylıkla nüfuz edebilmektedirler. Direkt bir iyonlaşmaya neden olamazlar. Ama atomlarla etkileşme durumunda iyonlaşmaya neden olan alfa, beta, gama veya X ışınlarının ortaya çıkmasına neden olabilmektedirler. Nötron parçacıkları, su, parafin veya kalın beton kütleleriyle durdurulabilmektedirler (Krane 1987). Yüksek enerjiye sahip nötronlara maruz kalan atom çekirdekleri bölünebilmektedir. Örneğin, bölünebilme özelliği bulunan uranyumun parçalanması ile ‘fizyon ürünü’ olarak nitelendirilen iki çekirdek ve yüksek enerjili iki ya da üç nötron ortaya çıkabilmektedir (Şekil 1.7).
9
1.1.4. Radyoaktif Kaynaklar
Bazı maddelerin sahip oldukları atomlar sürekli olarak parçalanabilmekte ve etraflarına iyonize edici ışınlar yaymaktadırlar. Bu şekilde parçalanmaya maruz kalan maddelere ‘radyoaktif maddeler’ denir. Örneğin, uranyum gibi bileşikler doğal radyoaktif özellikteki maddelerden olup bazı bileşikler ise yapay yollarla radyoaktif bileşik haline dönüştürülmektedir. Kobalt-60 (Co60
) veya sezyum-137 (Cs137) gibi elementler, yapay olarak radyoaktif hale getirilmiş bileşiklere örnektir. Bu tür elemetlere radyonüklid (radyoaktif izotoplar) denilmektedir. Gama kaynağı olarak kobalt-60 (Co60) ve sezyum-137 (Cs137) gibi radyoaktif çekirdekler kullanılmaktadır (Sağel ve diğ. 2002). Bu radyoaktif çekirdeklerin özellikleri Tablo 1.1’de verilmiştir.
Tablo 1.1. Radyasyon kaynakları olan Co60ve Cs137 özellikleri
Kobalt-60 (Co60
) Sezyum-137 (Cs137
)
Işın tipi Beta ve Gama Gama
Yarılanma Ömrü (yıl) 5.26 30.2
Enerji Düzeyi (MeV) 1.17 0.662
Giricilik Yüksek Yüksek
1.1.5. Radyasyon Dozu
Radyasyonun dozu, belli bir kütle tarafından belli bir süre içinde soğurulan radyasyon miktarına denilmektedir. Canlılarda hasara neden olabilen biyolojik etki, radyasyonun enerjisine, tipine, radyasyon kaynağının mesafesine, iyonlaştırma yeteneğine, radyoaktif maddenin yarı ömrüne ve radyasyona maruz kalınan süreye bağlıdır (Lombardi 2007). Radyasyon birim ifadeleri; aktivite, ışınlama dozu, soğurulmuş doz ve doz eşdeğerine göre sınıflandırılmaktadır (Şekil 1.8).
10
Şekil 1.8: Radyasyon birimleri (www.taek.gov.tr)
Biyolojik materyallerde radyasyon ile yapılan çalışmalarda genellikle soğurulmuş doz kullanılmaktadır. Soğurulmuş doz, ışınlanmış maddenin birim kütlesi başına iyonlaştırıcı radyasyon tarafından verilen enerji olarak tanımlanmaktadır (Arıkan 2007).
Rad (Eski birim) 1 rad = 10-2 J/kg
Gray (Gy)(SI birimi) 1 Gy = 1 J/kg = 100 rad
1.1.6 Gama Radyasyon Uygulamaları
Bitkisel üretimde artışın sağlanabilmesi için yapılan başlıca çalışmalar arasında verimi yüksek olan ve olumsuz pek çok çevre koşullarına dayanıklı yeni türlerin elde edilmesi gelmektedir. Bitki ıslahında, doğada kendiliğinden oluşan veya değişik yöntemlerle ortaya çıkabilen varyasyonlar sıkça kullanılmaktadır. Doğal mutasyonların frekansı düşük olduğu için kullanılabilirliği de sınırlı olmakta ve bu nedenle bitkilerde tarımsal açıdan yapay mutasyonlar önemli hale gelmektedir (Poehlman ve Sleper 1995). Bitki ıslahında radyasyonun kullanıldığı çalışmalarda, değişik özellikte mutagenler kullanılabilmektedir. Mutagenlerle yapılan
11
çalışmalarda; farklı bitkilerin, farklı uygulama ve ortam değişikliklerinde fizyolojik zararlara uğradıkları belirlenmiştir. Mutasyon ıslahında, en az zararın gözlendiği en verimli türlerin meydana getirildiği mutasyon frekansının elde edilmesi hedeflenmektedir (Jamil ve Khan 2002).
Hint hurması olarak bilinen tamarind meyvesinde antioksidan aktivite ve şeker içeriği üzerinde gama radyasyonun etkileri araştırılmıştır. 1, 3 ve 5 kGy dozda uygulanan radyasyonun; glukoz ve fruktoz içeriğinde minimal değişiklik yaptığını, antioksidan aktivite üzerinde ise önemli bir artışa sebep olduğu belirlenmiştir (Lee ve diğ. 2009). Bir başka çalışmada, yüksek doz gama radyasyonun kloroplast yapısında ve hücre organellerinin membranlarında yok edici etkisi olduğu ancak düşük dozlarda, bitki hücre ve dokularında ihmal edilebilir ölçüde morfolojik değişiklikler oluşturduğu bildirilmiştir (Wi ve diğ. 2006). Benzer biyoteknolojik ıslah çalışmaları özellikle yağlı tohumlu bitki türü olan Brassica türlerinde de yapılmıştır. Özellikle doku kültürü çalışmalarında, bitki zararlıları ile yapılan mücadelede çeşitli ıslah çalışmalarının etkileri değerlendirilmiştir (Tonguç 2008). Günümüzde, bitki ıslahının, tarımsal üretimde artırılmasının önemi tartışılmaz bir konudur. Klasik ıslah yöntemleri bitkisel üretimin artırılmasında başarılı olsa da oluşumu yavaş ve zaman alıcıdır. Ayrıca, melezleme sonucunda istenilen özelliklerle birlikte istenmeyen birçok özellik de yeni bireye geçebilmektedir (Özgen ve Türet 1995).
İyonlaştırıcı radyasyon, istenilen genotiplerin elde edilmesinde klâsik ve modern ıslah yöntemlerinde sık kullanılan bir tekniktir. Radyasyon, hücredeki diğer atom ve moleküllerle ve özellikle de su ile karşılıklı etkileşime girerek önemli moleküllere ulaşıp zarar verecek olan serbest radikalleri oluşturur. Radyasyon, heteropolisakkarit yapıdaki pektinlerin önemli derecede bozulmasına neden olmaktadır. Dokulardaki yumuşama ve hücreler arasındaki bağın kırılması, suda çözünebilen pektinlerin artışına dayanmaktadır. Membran bozulması, radyasyon etkisiyle oluşan serbest radikaller tarafından fosfolipidlerin esterleşmemesi sonucu ortaya çıkmaktadır (Voisine ve diğ. 1993).
Sitoplazmada radyasyona duyarlılığı en yüksek olan organelin mitokondri olduğu bilinmektedir. Bir organizmanın farklı hücreleri, radyasyona farklı derecelerde duyarlılık gösterebilir (Yıldırım 1985). Yüksek dozdaki radyasyonun en
12
bilinen özelliği hücre büyümesini baskılayabilmesidir. Özellikle hücre bölünmesi sırasında radyasyona maruz kalan hücrelerde büyüme kesintiye uğrar. Hücredeki çekirdek ve bölünme halinde bulunan kromozomlar, radyasyona karşı çok hassas olmaktadırlar. Radyasyon kromozomlarda kırılma, birbirine yapışma, ya da kıvrılmalara yol açabilir. Bu tür nedenlerle mutasyon oluşabilir ya da hücre ölümleri gerçekleşebilir (Görpe ve Cantez 1992).
Yüksek dozda uygulanan radyasyon, bitki hormonlarını ve bu hormonların bitkideki sentezini de olumsuz etkilemektedir. Radyasyon sonucu, ışınlanan hücrede büyümeyi uyaran maddelere olan duyarlılık azalabilmektedir (Lage ve diğ. 2002). Bu konuda yapılan bir çalışmada, gama radyasyonunun Çukurova 1518 pamuk çeşidi üzerine etkisini belirlemek amacıyla tohumları 100-700 Gy arasındaki dozlarla ışınlamışlardır. Çalışmada, fide çıkış hızının radyasyon dozundaki artıştan etkilenmediğini, ancak hipokotil uzunluğu, fide boyu, fide yaş ve kuru ağırlıklarının artan doza paralel olarak önemli derecede azaldığı bildirilmiştir (Atila ve Peşkircioğlu 1990).
Çok yıllık çavdar bitkisinde morfolojik ve sitolojik etkilerin araştırıldığı çalışmada, 20-150 Gy dozları arasında 9 farklı dozda gama uygulaması yapılmıştır. Sonuçta, radyasyon dozunun artışı ile birlikte kök uzunluğu, fide boyu, tane sayısı ve fide kuru ağırlığının azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca, fertilitenin olumsuz yönde etkilendiği ve kromozom yapılarında bozuklukların oluştuğu da rapor edilmiştir (Tutluer 1993).
Karnıbahar bitkisi çiçeklerinde gama radyasyonun etkisi araştırılmış ve radyasyonunun bu bitkide çiçekte membran yapısında bulunan fosfolipidlerin yapılarında bozulmayı hızlandırdığı belirlenmiştir. Membran yapısındaki bozulmanın, radyasyon esnasında oluşan serbest radikaller tarafından fosfolipidlerin esterleşmemesi sonucu oluştuğunu ifade ederek gama radyasyonun, hücre dokularında yumuşama ve kararmaya neden olduğu rapor edilmiştir (Voisine ve diğ. 1993).
Nagata ve arkadaşları (1999), bitkilerde özellikle yüksek doz iyonlaştırıcı radyasyonun enzim aktivitesinin başlatılması ile solunumda, etilen miktarında ve bazı protein türlerinde artışa sebep olduğunu bildirmişlerdir. Ayrıca, hücre zarının,
13
DNA vb. gibi hücresel moleküllerin gama radyasyondan morfolojik ve biyokimyasal olarak etkilendiklerini rapor etmişlerdir.
Al-Safadi ve arkadaşları (2000) yaptığı bir araştırmada, üç farklı patates türüne 4 farklı dozda (2.5, 5, 10, 15 Gy) uygulanan gama radyasyonun yumru oluşumuna etkilerini incelemişlerdir. Düşük doz gama radyasyonun, bitki gelişimini olumlu yönde etkilediğini rapor etmişlerdir. Olumlu yöndeki etkiler arasında; meyve ağırlığındaki artış, meyvelerde erken gelişen olgunlaşma ve tohum çimlenmesindeki verim gibi özellikler olduğu bildirilmiştir. Ayrıca, düşük doz gama radyasyonunun fasulye doku kültüründe gelişimi arttırdığı, tütün doku kültüründe ise hücre farklılaşmasını olumlu yönde etkilediği ve havuçta bitki rejenerasyonunu hızını arttırdığı tespit edilmiştir.
Budak ve Yıldırım (2002) yaptıkları çalışmada; 50, 100, 150, 200 ve 250 Gy olmak üzere 5 farklı dozda gama radyasyonunun makarnalık buğdayda Ege 88 ve Kunduru çeşit tohumlara uygulandığında, protein içeriği, tane ağırlığı ve bitki boyu özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Radyasyon sonrası Ege 88 çeşidi tohumların tane veriminin Kunduru çeşidi tohumlarına göre daha yüksek olduğu, ancak protein içeriği bakımından düşük verim elde edildiği rapor edilmiştir. Bu iki türden Kunduru çeşidinde tane veriminin ise radyasyon uygulaması sonrası 250 Gy dozda kontrolden yüksek verime ulaştığı bildirilmiştir.
2002 yılında bir çalışmada, gama radyasyonun canlı materyal tarafından
soğurulduğunda, hücredeki önemli noktaların etkilendiği ve klorofil sentezinin engellendiğini bildirmektedir. Çalışmada, radyasyonun hücredeki moleküllerle ve su ile etkileşime girerek serbest radikallerin oluşmasını sağladığı; radyasyonun dolaylı bir etki oluşturduğu ve özellikle vejetatif hücrelerde %80’i su olan sitoplazmada çok daha fazla etkili olduğu belirtilmiştir. Bitkilerde morfolojik değişimlere neden olan etmenin, farklı doku ve hücrelerdeki biyolojik ve kimyasal değişimlerden meydana geldiğini ifade etmişlerdir. Radyasyon uygulamasının pektinlerin yapısında önemli oranda bozulmalarına sebep olduğunu; hücreler arasındaki bağın kırılmasının ve dokulardaki yumuşamanın ise suda çözünebilen pektinlerin artışından kaynaklandığını bildirmişlerdir (Kovacs ve Keresztes 2002).
14
Chung ve arkadaşları (2006), Çin’de yaygın olarak kullanılan tıbbi
Lithospermum erythrorhizon bitkisinde 2, 16 ve 32 Gy’lik dozlarda uygulanan gama
radyasyonunun sekonder metabolit üretimine etkisini incelemişlerdir. Bu bitkide, doku kültürlerinde özellikle biyoaktif bileşik olan shikonin sentezinin 2 Gy uygulanan dozda %240, 16 Gy uygulanan dozda % 400 ve 32 Gy uygulanan dozda %180 artış gösterdiğini belirlemişlerdir. Bu çalışmada, sekonder metabolit olan shikonin sentezi için gerekli olan "p-hidroksibenzoik asit (PHB) geraniltransferaz" enziminin gama radyasyonu ile aktive olduğunu belirlemişlerdir. Bu enzimin aktivitesinde tespit edilen artış, gama radyasyonu ile karşılaşan bitkinin strese girmesi neticesinde savunma mekanizması olarak shikonin gibi sekonder metabolitleri oluşturması ve bunların birikmesi neticesinde oluşmaktadır.
1.1.7 Radyasyon Hücre Etkileşimi
Radyasyon uygulamasının bir hücre ya da dokuda biyolojik hasar meydana getirebilmesi için radyasyon enerjisinin o hücre ya da doku tarafından soğurulması gerekmektedir. Doku ve organlar hücrelerden oluştuğu için, radyasyonun canlılar üzerindeki esas etkisini hücre üzerinde oluşturduğu etki belirlemektedir. Radyasyonun canlı doku ve hücreler üzerindeki biyolojik etkileri deterministik ve sitokastik etkiler olarak tanımlanmaktadır (Yükel 1992; Arıkan 2007) (Şekil 1.9).
15
Canlılarda pek çok doku ve organ, hücre kaybına uğramış olmasına rağmen hayati faaliyetlerini devam ettirebilmektedir. Hücre ölümlerinin belirli bir sayıya ulaştığı durumlarda radyasyon uygulanan organizmalarda hasarlar görülebilmektedir. Aşırı doz almış canlılarda görülen hasarlara "deterministik etkiler" denir. Kısaca, deterministik etkilere hücre ölümü sebep olur (Martignoni ve Kaul 1997).
Radyasyon sonucu oluşan etki neticesinde hücre ölmeyip değişikliğe uğruyorsa bu hücrelerde meydana gelen hasarlar onarılabilmektedir. Onarım mekanizması iyi çalışmazsa bu değişimler yavru hücrelere aynen aktarılmaktadır. Yeni nesilde meydana gelen bu tür etkilere "Stokastik etkiler" denilmektedir (Lombardi 2007).
Radyasyonun hücre ile etkileşmesi sonucunda kromozomda meydana gelen
hasarlar bir takım biyolojik etkilerin oluşmasına yol açar. Bu etkiler, bedensel ve kalıtımsal etkilerdir. Işınlanan canlının kendisinde meydana gelebilecek hasarlar bedensel etkiler, kendisinden sonraki nesillerde ortaya çıkabilecek hasarlar ise kalıtımsal etkiler olarak adlandırılır. Bedensel ve kalıtımsal etkiler de erken ve gecikmiş etkiler olarak iki farklı kategoride incelenir. Erken etkiler, kısa bir süre içinde ve bir defada yüksek dozlara maruz kalınması sonucunda kısa bir zaman aralığı içerisinde ortaya çıkar. Gecikmiş etkiler ise uzunca bir süre aralıklı olarak düşük dozlara maruz kalınması sonucu ortaya çıkar (Sağel 1988).
Canlı dokunun radyasyona maruz kalma süresi arttıkça, radyasyonun o dokudaki etkisi de artmaktadır. Canlı organizmanın bazı kısımları radyasyona karşı çok duyarlı, bazı kısımları da dirençli olabilmektedir. Çoğalma yeteneği yüksek olan hücreler ile genç hücrelerin radyasyondan en çok etkilenen hücreler olduğu bilinmektedir (Sağel 1988).
Radyasyonun hücre üzerinde oluşturduğu etkileri stoplazma, hücre zarı ve çekirdek vb. üzerindeki etkileri oluşturmaktadır (Arıkan 2007). Stoplazmanın temel bileşenleri olan proteinler, karbonhidratlar ve lipidler üzerinde radyasyonun etkisi kimyasal değişiklik oluşturması ve stoplazmada bulunan organellerin fonksiyonlarını bozması şeklinde olur. Örneğin, ribozomlar radyasyondan etkilenir ise hücre protein
16
üretemez hale gelir. Lizozomlar etkilenir ise protein, lipidler ve nükleik asitlerin parçalanmasında kullanılan enzimler oluşturulamaz hale gelir. Mitokondrilerin zarar görmesi durumunda ise hücre solunumunda görevli onlarca enzimin üretimi durmaktadır (Bayvaş 1989; Kumaş 1993).
Radyasyon, seçici geçirgen olan hücre zarının fonksiyonunu bozmaktadır. Bu durumda; hücre, zardan geçmemesi gereken maddelerin geçişine izin verir hale gelmektedir. Ozmoz ve aktif transport gibi olaylar da hücre zarı etkisiz hale gelir ve fonksiyonlarını yerine getiremez hale gelir. Radyasyonun, hücre çekirdeğini etkilemesi durumunda ise hücre en büyük zarara uğramış olmaktadır. Bu durumda, protein, enzim ve nükleik asitlerin sentezi yapılamadığı için hücre canlılığını devam ettiremez hale gelir ve hücre ölümleri görülebilmektedir (Yülek 1992).
Radyasyonun hücre çekirdeğine etkisi ise DNA’da kırılmalara neden olmasıdır. Radyasyona maruz kalan hücrede onarım faaliyetleri başlar. Hasarın çok büyük olmadığı durumlarda DNA’da oluşan kırılmalar onarılabilmektedir. Ama bu esnada hatalar oluştuğunda yanlış şifre içeren kromozomlar oluşabilmektedir. Bu durumda, hücrede metabolizma bozuklukları oluşacağından hücre ölümleri gerçekleşmektedir (Sağel 1988). Radyasyon uygulaması esnasında, iyonlar DNA gibi karmaşık yapılı bileşenlere ya da su molekülü gibi az sayıda atom içeren basit hücre bileşenlerine çarpmaktadır. Ancak basit bileşenlere çarpsa bile hasar büyük olabilmektedir. Suyun iyonize olması neticesinde oluşan peroksitler ve hidroksil radikalleri radyasyonla oluşan hasarın yaklaşık %70-80'ini oluşturmaktadırlar (Arıkan 2007).
Kromozomda meydana gelen hasarın büyüklüğünü radyasyonun özellikleri ile radyasyona maruz kalan materyalin özellikleri belirlemektedir. Hasarın büyüklüğüne etki eden en önemli faktör radyasyonun çeşidi ve sahip olduğu enerjidir. Hücreye alınan veya enerjisi soğurulan herhangi iki radyasyon çeşidinden enerjileri aynı ancak iyonlaştırma yeteneği daha fazla olanı veya iyonlaştırma yeteneği aynı ancak enerjisi daha büyük olanı DNA’da daha büyük bir hasar meydana getirir. Bir diğer önemli radyasyon özelliği doz hızıdır. Eşit dozdaki radyasyonların yüksek doz hızlarında uygulanmasıyla oluşacak hasar, düşük doz hızlarında uygulanmasına oranla oluşacak hasardan daha büyük olacaktır. Örneğin, 1
17
Gy’lik bir dozun bir saatte alınması sonucu oluşacak hasar, aynı dozun bir hafta boyunca alınması sonucu oluşacak hasardan büyük olacaktır (Kumaş 1993). Radyasyon dozuna maruz kalış süresi de hasarın büyüklüğüne etki eden radyasyon özelliklerinden biridir. Bir ölçüm cihazının 5 mSv/saat doz hızı okuduğu bir bölgede kalınması halinde maruz kalınacak doz 1 saatte 5 mSv, 2 saatte 10 mSv’dir. Radyasyona maruz kalınan süre arttıkça maruz kalınan doz miktarı da artar ve hasar da buna bağlı olarak büyümektedir (Lombardi 2007).
Hasarın büyüklüğünü belirleyen bir diğer unsur da radyasyona maruz kalan materyalin özellikleridir. Farklı doku hücreleri, radyasyona karşı farklı duyarlılık göstermektedir. Oksijen konsantrasyonu yüksek dokular ile sık sık bölünen, metabolik aktivitesi düşük ve bölünme safhasında olan hücrelerin radyasyona karşı duyarlılığının fazla olduğu bilinmektedir (Lombardi 2007).
18
1.1.8 Bitki Islahında Radyasyonun Önemi ve Kullanımı
Bitki ıslahı çalışmalarında amaç çeşitli teknikleri kullanarak farklı bitki türlerinde geniş bir varyasyon oluşturmak ve bu varyasyonun içinden amaca uygun dayanıklı, kaliteli ve yüksek verimli yeni türlerin seçilerek geliştirilmesidir. Kültür bitkilerine istenilen özelliklerin kazandırılmasında, kalıtsal yapıda mutasyon oluşturacak yöntemlerin kullanılması, kısa zamanda yeni genotiplerin oluşmasını sağlamaktadır (Sağel 2002).
Mutasyon, bitki ıslahında 1920’lerden beri kullanılmaktadır. Mutasyon oluşturmak için kullanılan mutagenler, uygulandıkları bitkilerde fizyolojik zararlar oluştururlar ve aşırı doz uygulamalarında ölümlere neden olurlar. Bu nedenle, mutasyon ıslahında fizyolojik zararı düşük, buna karşılık genetik etkisi ve varyasyon yaratma gücü yüksek mutagen uygulamaları istenmektedir (Çiftçi ve diğ. 1994).
Bu amaçla alfa, beta, gama, X ışınları gibi fiziksel mutagenler ile etilen-aminler, sülfat ve sülfanatlar, sodyum azid ve alkil kökenli maddeler gibi kimyasal mutagenler kullanılmaktadır. Işınsal kaynaklı fiziksel mutagenler daha çok kromozom üzerinde yapısal değişikliklerin ortaya çıkmasına sebep olmaktadırlar (Peşkircioğlu 1996).
Mutasyon ıslahı çalışmalarında, kullanılacak olan fiziksel ve kimyasal mutagenler için en uygun dozun belirlenmesi büyük bir öneme sahiptir. Uygulanan mutagen dozu arttıkça mutasyon frekansının artmasıyla beraber fizyolojik zarar da artmaktadır. Araştırmalar, mutagenlerin uygun doz ve sürelerde kullanılmasıyla kültür bitkilerinde olumlu değişimlerin meydana getirilebileceğini göstermektedir. Mutagenler için uygun olan doz, kullanılacak olan mutagenin cinsine ve uygulanacak olan bitki materyalinin tür ve çeşidine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Tohum veya fidelerin %50-70’ini inhibe eden mutagen dozu mutasyon ıslahı çalışmaları için uygun doz olarak kabul edilmektedir (Şehirali ve Özgen 1998; Şehirali ve Özgen 2007). Farklı bitki türlerinin ve aynı tür ilişkisindeki farklı genotiplerin herhangi bir mutagene karşı hassasiyetleri farklılık göstermektedir (Wehr 1987).
Çeşitli mutajenler, bitki kromozomlarının yapı ve sayılarında ya da genlerinin yapılarında ani bir takım kalıtsal değişiklikler yaparak, onlara yeni özellikler
19
kazandırabilmektedir (Donini ve Sonnino 1998). Günümüzde en yaygın olarak kullanılan mutagenler; gama ışınları, EMS (etil metan sülfanat) ve DES (dietil sülfanat) olarak özetlenebilmektedir. Çeşitli araştırıcılar tarafından yapılan mutasyon ıslahı çalışmalarında radyasyon kullanılmak suretiyle verim arttırıcı sonuçlar elde edilmiştir (Skorupska ve Palmer 1990; Mehetre ve diğ. 1996). Son yıllarda birçok araştırmacı, yüksek kaliteli üretim materyali oluşturmak ve çeşitlerin yetersiz yönlerini geliştirmek amacıyla gama radyasyon uygulamalarını kullanmaktadır. Bu nedenle, farklı radyasyon uygulamalarının tohum çimlenmesi, ürün verimi, tohumdaki kimyasal değişiklikler ve fide gelişim özellikleri üzerine etkileri inceleme konusu olmuştur (Artık ve Pekşen 2005; Atak ve diğ. 2006; Alikamanoğlu ve diğ. 2007; Nouri ve diğ. 2012; Aparna ve diğ. 2013; Bağcı ve Mutlu 2014).
Biyolojik sistemlerin çok karmaşık yapılı olmalarından dolayı, radyasyonun canlılar üzerinde oluşturduğu etkilerin değerlendirilmesi oldukça zordur (Serway ve Beichner 2000). Radyasyonun bitkilerin farklı karakterlerinde değişimler meydana getirdiği birçok yapılan çalışmalar ile ortaya konmuştur (Wi ve diğ. 2007; Hameed ve diğ. 2008; Mohajer ve diğ. 2014).
Tohumla üretilen bitkilerde mutasyon ıslahının amaçları, çeşitlerde bir veya birkaç karakteri geliştirebilmek, morfolojik olarak bir özelliği ortaya çıkarabilmek ve kalıtımı basit olan mutasyonlar elde edebilmektir. Aynı zamanda, mutasyon tekniğiyle, klasik ıslah metotlarına göre kolay ve ucuz bir varyasyon yaratılabilmekte ve bu varyasyon içinden istenilen özellikte bitkiler seçilebilmektedir. Mutasyon ıslahı, klasik ıslah yöntemlerine göre varyasyon yaratması ve zaman kazandırması açısından oldukça önemlidir (Taş 1999).
20 1.2 Tohumda Yağ Asidi Sentezi
Yağ asitleri, genel olarak çift karbon sayılı, dallanmamış ve düz dincirli karboksilik asitlerdir. Gerek hayvansal yağlar gerekse bitkisel yağlar, yağ asitlerinin gliserol ile oluşturdukları oldukça kompleks esterlerdir. Bu esterlere ‘gliserid’ adı verilir (Gözükara 1993, Şekil 1.10).
Şekil 1.10: Trigliserid yapısı (Gözükara 1993)
Tohumlarda triaçilgliserol sentezi aşağıda belirtilen üç basamakta gerçekleşmektedir (Doğru 2009);
1) Gliserol omurgasının oluşumu 2) Yağ asitlerinin oluşumu
3) Gliserolün triaçilgliserolü oluşturmak üzere yağ asitleri ile esterifikasyonu (Şekil 1.11).
21
PEP:fosfoenol pürivat, OAA:okzalaasetik asit, GAL:gliseraldehit, PA:pürivik asit, AcoAC:asetil CoA karboksilaz, TA:transaçilaz, YASC:yağ asidisentaz kompleksi, 1:desaturaz, 2:hidroksilaz, 3:elongaz, PC:fosfatidilkolin
Şekil 1.11: Tohumlarda gerçekleşen yağ asidi sentezinin basamakları (Doğru 2009)
Ancak bu reaksiyonlarda serbest gliserol ve serbest yağ asitleri kullanılmaz. Gliserol, gliserol-3-fosfat; yağ asitleri ise koenzim A (CoA)’ya veya açil taşıyıcı proteinlere bağlı durumdadır. Sukroz, glikoliz reaksiyonları ile heksoz fosfatlara ve trioz fosfatlara dönüştürülmektedir. Bir trioz fosfat olan dehidroksiaseton fosfatın stoplazmada indirgenmesi ile gliserol-3-fosfat oluşur ve daha sonra açillenir. Yağ asidi sentezi plastitlerde başlar. Plastitlerdeki glikoliz sonucu oluşan asetil CoA bu reaksiyonlarda kullanılmaktadır (Şekil 1.11). Enolaz ve pürivat kinaz gibi yağ
22
depolayan tohumların plastidlerinde bulunan glikolitik enzimlerin aktivitelerinin triaçilgliserol birikimi sırasında arttığı belirlenmiştir (Doğru 2009).
Glikolizin başlangıç molekülü heksoz fosfatlardır. Bunlar plastitlere dış membrandaki özel taşıyıcılarla alınırlar. Kolza embriyolarındaki plastitlerde heksoz fosfatların glikolitik dönüşümüyle ilgili tüm enzimlerin bulunduğu rapor edilmiştir (Taiz ve Zeiger 2008). Asetil CoA karboksile olarak malonil CoA’yı oluşturur. Molekülün malonil kısmı açil taşıyıcı proteine aktarılarak malonil-ACP oluşur. Bir mol CO2 çıkışı ile asetoasetil-ACP oluşur. Dehidrasyon sonucu asetoasetil-ACP
tamamen indirgenmiş olan 4 karbonlu açil yapısına dönüştürülür. Bir mol su çıkışı ile yağ açil kısmı oluşur. 2 tane karbon atomunun sıra ile yapıya eklenmesi ile 16 karbonlu palmitoil-ACP (16:0) ve stearoil-ACP (18:0) oluşur. Bu sırada, bu bileşiklerden palmitik asit ve stearik asit ayrılarak serbest kalabilmektedir. Ayrıca, stearoil-ACP anaerobik olarak denaturasyona uğraması ile serbest oleik asidi (18:1) oluşturacak olan oleoil-ACP meydana gelmektedir (Doğru 2009).
Belli türler için triaçilgliserol yapısında bulunan yağ asidi kompozisyonu oldukça karakteristiktir. Bu yüzden, bu düzenlemeyi sağlayan bir mekanizma olduğu düşünülmektedir. Yani farklı açil-CoA tiplerinin triaçilgliserol yapısına hangi oranda gireceği belirlenmektedir. Bu durum, açil-ACP’den serbest yağ asitlerinin oluşması için açil-ACP’yi hidrolize eden ve uzamayı dururan tioesterazlar adlı enzimlerle ilgilidir. Bu enzim grubu belli açil-ACP’ler için spesifiktir (Taiz ve Zeiger 2008). Örneğin, kolza tohumlarında tioesterazlar, palmitoil ve stearoil-ACP’lere göre, oleoil-ACP’lere karşı daha aktiftir. Palmiye tohumlarında ise tioesterazlar, palmitoil-ACP’e daha spesifiktir. Bu durum, kolza tohumlarında neden daha uzun zincirli yağ asitlerinin bulunduğunu ve palmiye yağındaki yüksek palmitat miktarı olduğunu açıklayabilir. Tioesterazların bu özelliğinin ortaya çıkarılması, triaçilgliserollerin yağ asit içeriğinin değiştirilebileceği fikrini doğurmuştur. Örneğin Umbellularia
californica adlı bitkiden izole edilen lauroil-ACP tioesteraz enziminin cDNA’sı
kolza bitkisine verildiğinde bu bitkinin tohumlarındaki laurik asit (12:0) miktarının arttığı gözlenmiştir (Knutzon ve diğ. 1999).
Erusik asit yönünden zengin bir yapıya sahip olan ve Brassicaceae familyası üyesi olan krambe adlı bitkinin yağında farklı yağ asitleri bulunur. Bu bitkide, tohum
23
gelişiminin başlangıç döneminde, gerekli enzimler bulunmadığı için tohumdaki triaçilgliserol miktarı ya çok düşüktür ya da triaçilgliserol bulunmamaktadır. Bu evrede, linolenik asit (18:3) bakımından zengin olan galaktosilaçilgliseroller ve fosfoaçilgliseroller bulunur. Bunlar kotiledon kloroplastlarının zarlarının bileşenleridir. Tohum gelişiminin son evresinde, triaçilgliserol sentezi muhtemelen ilgili enzimlerin parçalanması ve sentezinin durması nedeniyle azalır (Guan 2014).
Triaçilgliserol sentezi ve bunun birikim şekli bitki türüne göre farklılık gösterebilir. Örneğin, aspir bitkisinde triaçilgliserol sentezinin başladığı dönemde geçici bir oleik asit (18:1) birikimi gözlenir. Bu evrede, muhtemelen linoleik asit oluşumunu sağlayacak olan desaturaz enziminin kapasitesi yeterli olmamaktadır. Daha sonra asıl depo edilecek olan triaçilgliserol formu oluştukça oleik asit miktarı azalır. Jojoba tohumlarında ise depo edilen yağlar sıvıdır. Bu nedenle, yüksek basınç altındaki makine parçalarının yağlanması için kullanılır. Ancak, jojoba diğer yağ bitkilerinin aksine çalı formundadır. Dolayısıyla, bu bitkiden olgunluğa ulaşıncaya kadar yağ elde edilemez. Jojoba tohumlarındaki sıvı yağ miktarının, tohumun olgunlaştıktan sonraki ağırlığının yarısı kadarlık ağırlığa ulaştığında maksimum olduğu belirlenmiştir (Coates ve Ayerza 2008).
Bitkilerdeki triaçilgliserollerin karakteristik yağ asidi kompozisyonu, yağ asidi ve triaçilgliserol sentezinde rol oynayan enzimler yardımıyla genetik olarak belirlenmiştir (Taiz ve Zeiger 2008). Ancak, tohum gelişimi boyunca etkili olan çevresel faktörler de bu kompozisyonu etkiler. Düşük sıcaklıkta yetiştirilen yağ bitkilerinin, yağ asitleri daha fazla miktarda doymamış yağ asidi içerir. Ancak, tüm yağ bitkilerinde büyüme sıcaklığı bu etkiye yol açmaz. Yağ asit kompozisyonu üzerine iklimsel faktörlerin etkisi konusunda bir genelleme yapılamaz. Gelişmekte olan ayçiçeği tohumlarında düşük sıcaklık oleat desaturaz gibi enzimlerin sentez ve aktivitesini artırır. Bu şekilde, fosfatidilkolin ve triaçilgliserollerin yapısındaki linoleik asit/oleik asit oranı da artar. Yağ asidi ve triaçilgliserol sentezi ile ilgili biyokimyasal ve moleküler çalışmalarla, bazı konuların açıklanması ve tohumlardaki triaçilgliserol üretiminin modifiye edilmesi amaçlanmaktadır. Yağ asidi sentetaz enzim kompleksini oluşturan enzimler bu şekilde belirlenmiştir. Diğer çalışmalar da yağ bitkilerinin tohumlarındaki yağların yağ asidi kompozisyonunu değiştirmeye yöneliktir (Doğru 2009).
24
Tohumda triaçilgliserol sentezi konusunda aydınlatılması gereken birçok konu vardır. Örneğin, triaçilgliserollerin neden sadece tohumlardaki kotiledonlar gibi belli bölgelerde bulunduğu ve neden sadece tohumda bazı dönemlerinde triaçilgliserollere rastlandığı bilinmemektedir. Yapılan bazı çalışmalar, absisik asit (Yuan ve diğ. 2014) ve embriyodaki bazı ozmotik değişimlerin (Yao ve diğ. 2014) traçilgliserol sentezinin regülasyonu ve yağ asidi kompozisyonunun belirlenmesinde rol oynadığını göstermiştir.
25
1.3 Yağlı Tohumlu Bitkiler
Bitkiler, yeryüzündeki yaşamın kaynağını oluştururlar (Kolsarıcı ve diğ. 2000). Yağlı tohumlu bitkilerden elde edilen yağlar, özellikle insan beslenmesinde gıda olarak, sanayide hammadde olarak ve biyodizel üretiminde yakıt olarak kullanılmaktadır. Yağlı tohumlu bitkilerde bulunan yağın alınması sonucu geriye kalan küspe; yüksek ham protein oranı içerdiğinden, hayvan beslenmesi bakımından da oldukça önemlidir (Arıoğlu ve diğ. 2003).
Üretimi yapılan tüm yağlı tohumlu bitkiler ülkemiz ihtiyacının %50-60’ını karşılamakta geri kalanı ise ithal edilmektedir (Tuğlular 1999). Yağlı tohumlu bitki üretimindeki bu azalışlar, Türkiye’yi bitkisel yağda dışa bağımlı hale getirmiştir (Çabukel ve diğ. 2009). Ülkemizde yağ endüstrisi genelde ayçiçeği ve zeytine dayalı olup ihtiyacı karşılayamamaktadır. Yağ açığını kapatmak için alternatif yağlı tohumlu bitkilerin üretimi önemlidir. Ayrıca, kaliteli yağ eldesi yani verimli yağ eldesi sağlayacak metodların tespiti de bir o kadar önemlidir. Sanayileşmeye bağlı olarak tarımı ihmal eden yurdumuzun, geleceğin stratejik sektörü arasında yer alacak tarıma alternatif ürünlerle girmesi kaçınılmaz olacaktır (Alpgiray ve Gürhan 2007).
Yağlı tohumlu bitkilerden elde edilen yağlar, gıda maddesi olarak insan beslenmesinde, hammadde olarak sanayide ve yakıt olarak biyodizel üretiminde kullanılmaktadır. Yağlı tohumlu bitkilerde bulunan yağın alınması sonucu geriye kalan küspe; yüksek ham protein oranı içerdiğinden, hayvan beslenmesi bakımından da oldukça önemlidir (Arıoğlu ve diğ. 2003).
Ülkemizde kullanılan bitkisel yağların %39.4'ü ayçiçeğinden, %29.2'i pamuktan, %8.2'i zeytinden, %4.8’i mısırdan ve %5’i diğer yağ bitkilerinden (Haşhaş, kolza vd.) elde edilmektedir (Arıoğlu ve Güllüoğlu 2009). Bu veriler doğrultusunda, bitkisel yağ açığı sorununu çözebilmek için yağlı tohumlu bitkilerle ilgili çalışmalar büyük önem arz etmektedir.
Yeryüzünde tohumlarında yağ içeren çok sayıda bitki olmasına rağmen, bugün sanayide işlenerek tohumlarından yağ elde edilen bitkilerin başında; soya, ayçiçeği, pamuk, kolza, yerfıstığı, susam, aspir, hintyağı, haşhaş, keten, kenevir, jojoba, mısır, zeytin, hurma ve hindistan cevizi gelmektedir (Alpgiray ve Gürhan 2007).
26
Ülkemizde üretimi yapılan tüm yağlı tohumlu bitkiler ülke ihtiyacının %50-60’ını karşılamakta geri kalanı ise ithal edilmektedir.Yağlı tohumlu bitki üretiminin az oluşu, Türkiye’yi bitkisel yağda dışa bağımlı hale getirmiştir (Çabukel ve diğ. 2009). Ülkemizde yağ endüstrisi genelde ayçiçeği ve zeytine dayalı olup ihtiyacı karşılayamamaktadır. Yağ açığını kapatmak için alternatif yağlı tohumlu bitkilerin üretimi önem kazanmıştır. Ayrıca, kaliteli ve verimli yağ eldesi sağlayacak metodların zenginleştirilmesi de oldukça önemlidir.
Bu nedenle, bitki ıslahı çalışmaları son zamanlarda oldukça önem kazanmıştır. Bitki ıslahında; doku kültür yöntemleri ve rekombinant DNA teknolojisi gibi yöntemlerin yanı sıra kullanılan en önemli yöntemlerden biri de radyasyon uygulamalarıdır. Aynı şekilde, yağ endüstrisindeki açığı kapatmak için alternatif olabilecek yağlı tohumlu bitkilerin üretimi ve ıslahı oldukça önem kazanmıştır.
Bu nedenle tezimizde, sanayide tohumları kullanılan, ekonomik öneme sahip yağlı tohumlu bitkilerden kanola, aspir, soya, ayçiçeği, susam ve jojoba ile çalışmalar yürütülmüştür. Bu çalışmada, gama radyasyon uygulamasının yağ verimine etkisi, gama radyasyon uygulamasının morfolojik ve fizyolojik etkilerinin yanısıra, antimikrobiyal aktivite ile yağ asit kompozisyonlarına etkilerinin araştırılması ve böylece yağlı tohumlu bitkiler açısından bilimsel ve ekonomik katkı sağlanması amaçlanmıştır.
