Physiological and Molecular Response to Heavy Metal Stress in Plants

Abstract

Artan antropojenik etki ve endüstrileşme ile birlikte doğal ekosistemlerin dengeleri bozulmakta ve birçok canlının tolere edilebileceği düzeylerin üzerinde ağır metal birikmektedir. Sesil organizmalar olan bitkiler ağır metal kirliliğine maruz kaldıklarında verimliliğin azalması ve ürünlerde kalite kaybının yaşanması gibi ciddi sonuçlarla karşı karşıya kalınmaktadır. Bu ağır metallerden bakır (Cu), çinko (Zn), kobalt (Co), mangan (Mn), molibden (Mo) ve nikel düşük düzeylerde bitkiler için gerekli olduğu halde yüksek seviyelerde bulunması bitkilerde stres oluşturmaktadır. Alüminyum (Al), arsenik (As), civa (Hg), kadmiyum (Cd), krom (Cr) ve kurşun (Pb) ise bitki gelişiminde gerekli olmayıp çok düşük konsantrasyonlarda bile bitkiye zarar vermekte ve toksik özellik göstermektedir. Ağır metal kirliliğine maruz kalmış bitkilerde oluşan etkiler ağır metal çeşidi, konsantrasyonu, maruziyet süresi, bitki türü gibi faktörlere göre değişebilmektedir. Ağır metal stresi bitkide sürgün ve kök gelişimi, biyokütle, fotosentetik hız, stoma iletkenliği ve transpirasyon hızının azalmasına; kloroz ve nekroza sebep olmaktadır Ayrıca ROS ve MDA miktarında artışa sebep olmakta, DNA’da lezyonlar oluşturmakta ve tamir edilmeyen hasarlar ile genomun kararlılığını bozmaktadır. Bitkiler ağır metallerin bu olumsuz etkileriyle mücadele edebilmek için enzimatik olan ve olmayan antioksidanların da içinde bulunduğu bazı savunma stratejileri geliştirmişlerdir. Yüksek seviyelerde ağır metallerin bulunduğu topraklarda bile gelişimini sürdürebilen ağır metal stresine toleranslı hiperakümülatör bitkiler ise ağır metallerle kontamine olmuş toprakların fitoremediasyonunda sıklıkla kullanılmakta ve transgenik bitki teknolojisinde bir model oluşturmaktadır.