Nanopartiküllerin Pirinç Üzerindeki Fitotoksik Etkileri
Nanoteknoloji 20. yüzyılın son çeyreğinden bu yana hızlı ve aralıksız olarak gelişme kaydetmektedir. Yaşadığı bu hızlı dönüşüm ve endüstriyel prototiplerinden elde edilen yüksek kar marjı sebebiyle nanoteknoloji ile geliştirilmiş ürün formları elektronik, tekstil, ilaç ve gıda gibi birçok farklı alanda karşımıza çıkmaktadır. Önemli nano malzeme formlarından biri metal yüklü özel moleküler boşluk yapısına sahip Metal Organik Kafes olarak adlandırılan özel nanopartiküllerdir. Metal organik kafesler, geniş yüzey alanları, özel katalitik performansları ve avantajlı kullanım imkanları sunan kristal yapıları sayesinde, enerji depolama, ilaç geliştirme ve fotodinamik tedavi gibi alanlarda kullanılmaktadır. Metal organik kafeslerin önemli bir alt formu olan gözenekli karbon nanopartiküller üzerine yapılan çalışmaların hızla gelişmesi sebebiyle karbon nanopartikül taşıyan ürünlerin giderek artacağı düşünülmekte ve oluşan ürün artıklarının yakın gelecekte farklı doğal ekosistemler ile etkileşime geçeceği öngörülmektedir. Yapılan araştırmalar, farklı nanopartikül formlarında olduğu gibi karbon nanopartüküllerinin de toprak, doğal mikroorganizmalar ve bitkilerde biriktiğini ve bitkilerin gelişimi üzerinde önemli morfolojik değişimlere neden olduğunu ortaya koymuştur.
Mayıs 2018’de Journal of Saudi Chemical Society dergisinde yayımlanan bir makalede [doi.org/10.1016/j.jscs.2018.05.003] karbon nanopartiküllerin pirinç (Oryza sativa L.) üzerindeki olası toksik etkileri incelenmiş ve çevresel risk potansiyelleri hakkında önemli veriler elde edilmiştir. Araştırmada, yirmi gün boyunca farklı konsantrasyonlarda karbon nanopartiküllere maruz bırakılan pirinç ekinlerinin morfolojik ve hormonal yanıtları kaydedilmiştir. Elde edilen verilerle pirinç kök uzunluğunun %70 oranında azaldığı, bitki ağırlığının kontrol grubuna kıyasla %33-34 civarında daha az olduğu ve brassinolid, indol propiyonik asit, dihidrozeatin ribozid gibi bitkisel hormonların salgılanma miktarlarının arttığı gösterilmiştir. Brassinolid, bitki büyümesi ve gelişimi sürecinde, bitkilerin düşük sıcaklık, kuraklık, tuzlu toprak ve virüs gibi çeşitli stres faktörleri ile baş etmesinde önemli bir göreve sahiptir. İndol propiyonik asit, bitkinin metabolik yolaklarında düzenleyici etkiye sahipken dihidrozeatin ribozid ise hücresel bölünme kontrolü ile dal, yaprak ve gövdenin uzamasını sağlar. Maruziyet sonrasında salgılama miktarları artan bitkisel hormonlar karbon nanopartiküllerin toksik etkilerini kanıtlayıcı niteliktedir. Karbon nanopartikül maruziyetinin pirinç ekinleri fitohormonları üzerinde gösterdiği toksik etkinlik, muhtemel iki noktaya dikkat çekilerek açıklanmaya çalışılmıştır. Bu muhtemel açıklamalardan ilkine göre bitkisel hormonlardaki dengesiz artış, nanopartikül maruziyeti sonrası bitkilerde bulunan reaktif oksijen türlerinin seviyesinin yükselmesiyle oluşur. Diğer muhtemel açıklamaya göre ise nanopartiküller bitkide bulunan genlerin manipülasyonunu kontrol eder ve bunun sonucunda hormon sinyal yolağının bozulmasına sebep olur. Araştırmacılar daha önce yaptıkları çalışmalarda da farklı nanopartikül türlerinin bitkisel hormon regülasyonu üzerinde anormal sonuçlara sebep olduğunu göstermişlerdir.
Nanopartikül formlarının bitkiler üzerindeki toksik etkileri bu ve benzeri araştırmalarla çeşitli açılardan ortaya konmuştur. Bilinen toksik etkiye rağmen tarımsal faliyetlerde ürün verimini arttırmak, mantar oluşumunu önlemek gibi amaçlarla nanopartiküller kullanılmakta ve yaygınlığı giderek artmaktadır. Araştırmacılar, tarım ürünleri nanopartiküle maruz bırakılmadan önce mutlaka risk değerlendirmesi yapılması gerektiğini, kullanılan nanopartikülün verimlilik üzerinde anlamlı bir fark oluşturmadığı sürece uygulamadan kaçınılmasını tavsiye etmektedir. Kontrolsüz kullanılan nano malzemenin, parçacık büyüklüğü ve kristal yapısına bağlı olarak zamanla bitkinin kök, gövde, yaprak gibi farklı bölgelerinde birikebileceği ve besin zincirine katılmasıyla birlikte organizmalar üzerinde sonuçları öngörülemeyen olumsuz etkilere sebep olabileceği düşünülmektedir.
Şule Nur Karavuş
