Quizalofop-p-etil herbisitinin soğan (allium cepa l.) Köklerindeki genotoksik etkilerinin rapd ve comet assaylerle belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma farklı süre ve konsantrasyonlardaki quizalofop-P-etil (QPE) herbisitinin Allium cepa’ da (mutfak soğanı) genotoksik potansiyelinin belirlenmesi için gerçekleştirilmiştir. Köklendirilmiş soğanlar (24 saat distile suda), pozitif kontrol (10 ppm metil metansulfonat MMS) ve farklı konsantrasyonlarda (0.75, 1.5 ve 3.0 ppm) QPE ile 48 ve 96 saat süreyle muamele edilmiştir. Bu süreler sonunda, QPE herbisitinin kök büyümesi, kök ucu toplam çözünür protein içeriği, comet assay ile belirlenen tek- iplik DNA kırıkları seviyesi ve rastgele çoğaltılmış polimorfik DNA (RAPD) assay ile belirlenen genomik kalıp kararlılığı üzerine olan etkileri analiz edilmiştir. Her iki uygulama süresinde, kök büyümesi negatif kontrole göre yüksek QPE konsantrasyonlarında (1.5 ve 3.0 ppm) önemli ölçüde inhibe olmuştur (P < 0.5). Negatif kontroldeki kök dokusu toplam çözünür protein içeriği 48 saat uygulamasına göre 96 saat uygulamasında önemli seviyede azalmıştır (P < 0.5). Negatif kontrol gruplarına göre, 48 saatteki tüm QPE konsantrasyonları kök uçlarının toplam çözünür protein içeriğini önemli ölçüde azaltmışken, 96 saat uygulamaları arttırmıştır (P < 0.5). Tüm QPE uygulamaları arasında, toplam çözünür protein içeriğindeki en fazla azalma (% 13) 48 saat 1.5 ppm QPE uygulamasına maruz kalmış kök uçlarında ölçülmüşken, en fazla artış (% 10) 96 saat 3.0 ppm QPE ile muamele edilmiş kök uçlarında belirlenmiştir. 48 ve 96 saat negatif kontrol comet sonuçları ile karşılaştırıldığında, sırasıyla 14.25±2.89 ve 16.25±1.43 AU ölçülmüştür, farklı konsantrasyonlarda uygulanan QPE herbisitinin soğan kök dokusu nukleuslarında tek-iplik DNA kırıklarını teşvik ettiği (32.5±2.9¬42.5±4.9 AU) belirlenmiştir. Bununla birlikte, QPE herbisiti uygulama süreleri ve konsantrasyonları arasında önemli bir fark bulunmamıştır (P < 0.5). En yüksek tek iplik DNA kırıkları 48 (70.25±3.7 AU) ve 96 saat (89.25±3.9 AU) pozitif kontrol uygulamalarında belirlenmiştir. Negatif kontrolde, 319-2219 baz çifti moleküler ağırlık aralığında 94 RAPD bandı 9 oligo primer kullanılarak çoğalmıştır. RAPD analizlerinde, negatif kontrol RAPD profillerine göre tüm uygulama gruplarında bant kayıpları ve/veya yeni bant belirlenmiştir. 48 saat QPE herbisiti uygulamalarında negatif kontrole göre belirlenen RAPD bant sayılarındaki değişim (bant kaybı ve/veya yeni bant) 96 saat uygulamalarından daha yüksekti. RAPD bulgularından elde edilen dendogram tüm uygulamaları 4 grupta kümelemiştir: (i) pozitif kontrol (48 ve 96 saat), (ii) 48 saat QPE uygulamaları (0.75, 1.5 ve 3.0 ppm), (iii) negatif kontrol ve (iv) 96 saat QPE uygulamaları (0.75, 1.5 ve 3.0 ppm). RAPD bulgularına göre, RAPD profillerinde en fazla bant değişimine pozitif kontrol uygulaması (48 ve 96 saat) neden olmuştur. % 100’e sabitlenen negatif kontrol grupları ile karşılaştırıldığında, 48 ve 96 saat QPE herbisiti uygulanmış soğanlarda kök uzunluğu ve genomik kalıp kararlılığında azalma, tek-iplik DNA kırığı seviyesinde artış belirlenmiştir. Bununla birlikte, bu parametrelerdeki artış veya azalma seviyeleri 96 saat uygulamalarına göre 48 saat uygulamalarında daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Araştırma bulgularımız, quizalofop-P-etil herbisitinin Allium cepa L. ’da genotoksik etkiye sahip olduğunu açıkça göstermiştir.

This research was performed to determine the genotoxicity potential of quizalofop-P- ethyl (QPE) herbicide at different concentrations and exposure times in Allium cepa L. (common onion). The rooted onion bulbs (in distilled water for 24 h) were treated with negative control (distilled water), positive control (10 ppm methyl methanesulfonate, MMS) and different concentrations (0.75, 1.5 and 3.0 ppm) of QPE for 48 and 96 h. The effects of QPE herbicide on the root growth, total soluble protein content of root tips, the level of single stranded DNA breaks revealed by comet assay and changes in genomic template stability shown by random amplified polymorphic DNA (RAPD) assay were analyzed at the end of these periods. At both treatment periods, the root growth was significantly inhibited at high concentrations (1.5 and 3.0 ppm) of QPE (P < 0. 5). Total soluble protein content of root tips in the negative control was significantly reduced in 96 h treatment in comparison to 48 h treatment (P < 0.5). In comparison to their negative controls, all QPE concentrations at 48 h decreased the total soluble protein content of root tips, while once at 96 h increased it significantly (P < 0.5). Among the all QPE concentrations, the highest (13 %) decrease in protein content was measured in the root tips exposed to 1.5 ppm QPE at 48 h, whereas the highest increase (10 %) was determined for the root tips treated with 3.0 ppm QPE at 96 h. In comparison to 48 and 96 h comet results, measured 14.25±2.89 and 16,25±1.43 AU, respectively, induction of single stranded DNA breaks (32.5±2.9-42.5±4.9 AU) were determined in the nuclei of root tips exposed different concentrations of QPE. However, there was no significant difference among the application periods and concentrations of QPE (P < 0.5). The highest single stranded DNA breaks were determined for 48 (70.25±3.7 AU) and 96 h (89.25±3.9 AU) positive control treatments. 94 RAPD bands in the range of 319-2219 bp were amplified in the negative control by using 9 oligo-primers. In RAPD analysis, band lost and/or gain in RAPD profiles were determined in all treatment groups in comparison to RAPD profiles of negative control. In comparison to negative control, the number of RAPD band changes (band lost and band gain) at 48 h QPE treatments were higher than once at 96 h treatments. The UPGMA dendogram developed from RAPD results clustered all treatments in to four groups: (i) positive control (48 and 96 h), (ii) 48 h QPE treatments (0.75, 1.5 and 3.0 ppm), (iii) negative control (iv) 96 h QPE treatments (0.75, 1.5 and 3.0 ppm). According to the RAPD results, positive control treatments caused to the highest change in the number of RAPD profiles among the treatment groups. In comparison to their negative controls fixed to 100 %, a decrease in root length and genomic template stability values and an increase in the level of single stranded DNA break was determined in onions treated with QPE for 48 and 96 h. However, the level of decrease or increase in these parameters were determined high at 48 h treatments in comparison to 96 h ones. Our research findings clearly indicated that quizalofop-P-ethyl has genotoxic effects in Allium cepa L.