Bazı Yaygın İnsektisitlerin Domates (S. lycopersicon L.) Bitkisinde Lipid Peroksidasyon ve Antioksidatif Sistem Üzerine Etkileri

Year 2023, Volume: 38 Issue: 1, 81 - 98, 28.02.2023

Sümeyra Yakar , Atilla Levent Tuna

https://doi.org/10.7161/omuanajas.1092843

Abstract

Günümüzde entansif tarımda pestisit kullanımı yüksek düzeylerdedir. Bu kimyasalların bitkilerde morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal değişikliklere neden oldukları da gösterilmiştir. Muğla İli ülkemizde yoğun bir sera potansiyeline sahiptir ve pestisit kullanımı da üst düzeydedir. Bu çalışmada, Imidacloprid, Abamectin ve Acetamiprid etken maddeli insektisitlerin sera domatesinde potansiyel oksidatif stres izlerini araştırmak ve lipit peroksidasyon düzeyi ile antioksidatif sistemin uyarılma derecesini ortaya koymak yoluyla bitkinin strese yanıtını belirlemek amaçlanmıştır. İnsektisit uygulamalarına bağlı olarak, prolin, klorofil ve malondialdehit (MDA) ile oksidatif stres durumunda bitkinin antioksidatif yanıtını belirlemek amacıyla süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POX) ve katalaz (CAT) spesifik enzim aktiviteleri belirlenmiştir. Bulgularımıza göre Imidacloprid , kontrole göre MDA ve prolin kapsamlarını arttırmış ancak antioksidatif sistemi uyararak kontrole göre 200 ve 400 µl L^-1 dozlarında POX ve SOD enzim aktivitelerini yükseltmiştir. Abamectin MDA kapsamını kontrole göre tüm dozlarda, prolin kapsamını ise ilk 2 dozda arttırmış, buna karşın antioksidatif sistem uyarılarak tüm enzim aktivitelerinde artış kaydedilmiştir. Acetamiprid ise özellikle 0.3 g L^-1 konsantrasyonda prolin kapsamını aşırı derecede uyararak lipid peroksidasyon düzeyinin baskılanmasına sebebiyet vermiştir. Elde edilen veriler, her 3 insektisitin de domates bitkisinde prolin ve lipit peroksidasyonu arttırarak antioksidatif sistemin uyarılmasına neden olduğunu göstermektedir.

Keywords

İnsektisit, Lipid peroksidasyon, Imidacloprid, Abamectin, Acetamiprid

Supporting Institution

Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Project Number

13-25

Effects of Some Common Insecticides on Lipid Peroxidation and Antioxidative System in Tomato (S. lycopersicon L.)

Abstract

Today, pesticide use in intensive agriculture is at high levels. It has also been shown that these chemicals cause morphological, physiological and biochemical changes in plants. Muğla Province has an intense greenhouse potential in our country and pesticide use is at a high level. In this study, it was aimed to investigate the potential oxidative stress traces of Imidacloprid, Abamectin and Acetamiprid active ingredient insecticides in greenhouse tomato plant and to determine the plant's response to stress by revealing the level of lipid peroxidation and the degree of stimulation of the antioxidative system. Depending on the insecticide applications, the specific enzyme activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POX) and catalase (CAT) were analyzed in order to determine the antioxidative response of the plant in case of oxidative stress with proline, chlorophyll and malondialdehyde (MDA). According to our findings, Imidacloprid increased MDA and proline levels compared to the control, but increased the POX and SOD enzyme activities at 200 and 400 µl L^-1 doses compared to the control by stimulating the antioxidative system. Abamectin increased the MDA content in all doses and the proline content in the first 2 doses compared to the control, however, all enzyme activities were increased by stimulating the antioxidative system. Acetamiprid , on the other hand, caused the suppression of lipid peroxidation level by excessively stimulating the proline content, especially at a concentration of 0.3 g L^-1. The data obtained show that all 3 insecticides cause stimulation of the antioxidative system by increasing proline and lipid peroxidation in tomato plant.

Keywords

insecticides, Lipid peroksidasyon, Imidacloprid, Abamectin, Acetamiprid

Project Number

13-25

References

• Azevedo, R.A., Alas, R.M., Smith, R.J., Lea, P.A., 1998. Response of antioxidant enzymes to transfer from elevated carbon dioxide to air and ozone fumigation, in leaves and roots of wild-type and catalase-deficient mutant of barley. Physiologia Plantarum, 104(2): 280-292. https://doi.org/10.1034/j.1399-3054.1998.1040217.x.
• Bashir, F., Mahmooduzzafar, T.O., Siddiqi, M.I., 2007. The antioxidative response system in Glycine max (L.) Merr. exposed to Deltamethrin, a synthetic pyrethroid insecticid. Environmental Pollution, 147(1): 94-100. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2006.08.013.
• Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39, 205-207.
• Beauchamp, C., Fridovich, I., 1971. Superoxide dismutase: improved assay and an assay applicable to acrylamide gels. Analytical Biochemistry, 44, 276-287.
• Bergmeyer, H.U., Gawehn, K., Grassl, M., 1970. Enzyme. In: Methoden der enzymatischen analyse, hrsg. von Bergmeyer, H.U., Bd. II, S.388-483. Weinheim/Bergstr.: Verlag Chemie.
• Bonmatin, J.M., Marchand, P.A., Charvet, R., Moineau, I., Bengsch, E.R., Colin, M.E., 2005. Quantification of imidacloprid uptake in maize crops. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(13): 5336-5341. doi: 10.1021/jf0479362
• Büyük, İ., Soydam-Aydın, S., Aras, S., 2012. Bitkilerin stres koşullarına verdiği moleküler cevaplar. Türk Hijyen Deneysel Biyoloji Dergisi, 69(2): 97-110. doi: 10.5505/TurkHijyen.2012.40316.
• Chance, M., Maehly, A.C., 1955. Assay of catalases and peroxidases. Methods in Enzymology, 2, 764-817.
• Coşkun, Y., Kılıç, S., Duran, R.E., 2015. The effects of the insecticide Pyriproxyfen on germination, development and growth responses of maize seedlings. Fresenius Environmental Bulletin, 24(1b): 278-284.
• Çatak, H, Polat, B, Tiryaki, O., 2020. Farklı yıkama uygulamaları ile kapya biberlerde pirimiphos-methyl kalıntısının giderilmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 35, 97-105. doi: 10.7161/ omuanajas.646733.
• Dağ, S., 2000. Türkiye' de tarım ilaçları endüstrisi ve geleceği. V. Türkiye Ziraat Mühendisliği Teknik Kongresi, 17-21 Ocak 2000, , TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası, Ankara, Bildiriler kitabı 2. cilt s. 933-958.
• Dereboylu, A.E., Uğuz, U., Tort, N.Ş., 2019. Cypermethrin etken maddeli bir insektisitin Cucumis sativus L. üzerine morfolojik ve fizyolojik etkileri. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(1): 39-47. doi: 10.21597/jist.422815.
• Doğan, F.N., Karpuzcu, M.E., 2019. Türkiye’de tarım kaynaklı pestisit kirliliğinin durumu ve alternatif kontrol tedbirlerinin incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(6): 734-747. doi: 10.5505/pajes.2018.53189
• Durmuşoğlu, E., Tiryaki, O., Canhilal, R., 2010. Türkiye'de pestisit kullanımı, kalıntı ve dayanıklılık sorunları. VII. Türkiye Ziraat Mühendisliği Teknik Kongresi, 11-15 Ocak 2010, TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası, Ankara, Bildiriler Kitabı 2: 589-607.
• Gapinska, M., Sklodowska, M., Gabara, B., 2008. Effect of short- and long-term salinity on the activities of antioxidative enzymes and lipid peroxidation in tomato roots. Acta Physiologiae Plantarum, 30, 11-18. doi: 10.1007/s11738-007-0072-z
• Gupta, S., Gajbhiye, V.T., 2007. Persistence of acetamiprid in soil. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 78, 349-352. doi:10.1007/s00128-007-9097-7
• Harinasut, P., Poonsopa, D., Roengmongkol, K., Charoensataporn, R., 2003. Salinity effects on antioxidant enzymes in Mulberry cultivar. Science Asia, 29, 109-113.
• Ivanov, S., Shopova, E., Kerchev, P., Sergiev, I., Miteva, L., Polizoev, D., Alexieva, V., 2013. Long-term impact of sublethal Atrazine perturbs the redox homeostasis in pea (Pisum sativum L.) plants. Protoplasma, 250, 95-102. doi: 10.1007/s00709-012-0378-6
• Jablonska-Trypuc, A., 2017. Pesticides as inducers of oxidative stress. Reactive Oxygen Species, 3(8): 96-110. doi:10.20455/ros.2017.823
• Karabulut, H., Gülay, M.Ş., 2016. Serbest radikaller. M.A.K.Ü. Sağlık Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4(1): 50-59.
• Kaya, A., 2019. Eş zamanlı uygulanan insektisit ve tuz streslerinin biber bitkisinde (Capsicum annuum L.) bazı fizyolojik ve biyokimyasal parametreler üzerine etkileri. Erzincan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12(3): 1601-1612. doi:10.18185/erzifbed.622294.
• Koç, E., Üstün, A.S., 2008. Patojenlere karşı bitkilerde savunma ve antioksidanlar. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 24(1-2): 82-100.
• Lee, T.M., Lin, Y.H., 1995. Changes in soluble and cell wall-bound peroxidase-activities with growth in anoxia-treated rice (Oryza-sativa L.) coleoptiles and roots. Plant Science, 106(1): 1-7. doi:10.1016/0168-9452(94)04053-J
• Macar, T.K., 2020. Investigation of cytotoxicity and genotoxicity of abamectin pesticide in Allium cepa L. Environmental Science and Pollution Research, 28, 2391-2399. doi:10.1007/s11356-020-10708-0
• Mehdy, M.C., 1994. Active oxygen species in plant defense against pathogens. Plant Physiology, 105(2): 467-472. doi: 10.1104/pp.105.2.467.
• Mishra, V., Mishra, P., Srivastava, G., Prasad, S.M., 2011. Effect of Dimethoate and UV-B irradiation on the response of antioxidant defense systems in cowpea (Vigna unguiculata L.) seedlings. Pesticide Biochemistry and Physiology, 100(2): 118-123. doi:10.1016/j.pestbp.2011.02.003
• Nasrabadi, M., Ghayal, N., Dhumal, K.N., 2011. Effect of Chloropyrifos and Malathion on antioxıdant enzymes in tomato and brinjal. International Journal of Pharma and Bio Sciences, 2, 202-209.
• Polle, A., Chakrabarti, K., Chakrabarti, S., Seifert, F., Schramel, P., Rennenberg, H., 1992. Antioxidants and manganese deficiency in needles of Norway spruce (Picea abies L.) trees. Plant Physiology, 99(3): 1084-1089. doi:10.1104/pp.99.3.1084.
• Sresty, T.V.S., Rao, K.V.M., 1999. Ultrastructural alterations in response to zinc and nickel stress in the root cells of pigeonpea. Environmental and Experimental Botany, 41(1): 3-13. doi: 10.1016/S0098-8472(98)00034-3
• Shakir, S.K., Irfan, S., Akhtar, B., 2018. Pesticide-induced oxidative stress and antioxidant responses in tomato (Solanum lycopersicum) seedlings. Ecotoxicology, 27, 919-935. doi:10.1007/s10646-018-1916-6
• Song, N.H., Yin, X.L., Chen, G.F., Yang, H., 2007. Biological responses of wheat (Triticum aestivum) plants to the herbicide Chlorotoluron in soils. Chemosphere, 68(9): 1779-1787. doi:10.1016/j.chemosphere.2007.03.023
• Strain, H.H., Svec, W.A., 1966. Extraction, separation, estima-tion, and isolation of the chlorophylls. In: The chlorophylls, 21-66. Ed. by L. P. Vernon and G.R. Seely, New York: Academic Press.
• Taiz, L., Zeiger, E., 2008. Plant Physiology, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., California, U.S.A., 591-620 p.
• Tarım ve Orman Bakanlığı, 2019. https://www.tarimorman.gov.tr/Konular/Bitkisel-Uretim/Tarla-Ve-Bahce-Bitkileri/Ortu-Alti-Yetistiricilik (Erişim tarihi: 29.11.2022).
• Tort, N., Öztürk, İ., Tosun, N., 2004. Fungusit uygulamalarının domates (Lycopersicon esculentum Mill.)’ in anatomik yapısı ve fizyolojisi üzerine etkisi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 41(2): 111-122.
• Yıldıztekin, M., 2012. Bazı bor bileşiklerinin ve yaygın kullanılan pestisitlerin domates bitkisinin (L. esculentum) fizyolojik ve biyokimyasal özellikleri üzerine etkilerinin araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Muğla Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 100s, Muğla.
• Zhang, B., Chu, G., Wei, C., Ye, J., Li, Z., Liang, Y., 2011. The growth and antioxidant defense responses of wheat seedlings to Omethoate stress. Pesticide Biochemistry and Physiology, 100(3): 273-279. doi: 10.1016/j.pestbp.2011.04.012.