İyonlaştırıcı radyasyon stresine maruz bırakılan buğday (Triticum aestivum L.) tohumlarında dıştan melatonin uygulamasının antioksidan savunma sistemi üzerindeki rolünün incelenmesi
Investigation of the role of exogenous melatonin application on the antioxidant defense system in the seeds of wheat (Triticum aestivum L.) exposed to ionising radiation stress
Yazar: AYNUR ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. FAİK AHMET AYAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Botanik = Botany

Özet:
Bu çalışmada, radyoaktif kobalt (60Co) gama ışını kullanılarak farklı dozlarda (100, 200, 300, 400 Gy) iyonlaştırıcı radyasyon  (IR)'a maruz bırakılan buğday (Triticum aestivum L. 'Bezostaya-1') tohumlarından elde edilen fidelerin kök ve sürgünlerinde, ekim öncesi ve ekim sonrası melatonin uygulamalarının iyileştirici etkisi fizyolojik ve biyokimyasal düzeyde araştırılmıştır. Bu amaçla kök ve sürgünlerin morfometrik parametreleri (kök ve sürgün boyu, kuru ve taze ağırlık, yaprak alanı), ozmolit içeriği (prolin, sükroz, fruktoz, glukoz ve fruktan içeriği, ozmotik potansiyel), fotosentetik parametreler (klorofil ve karotenoid içeriği, Fv/Fm oranı), enzimatik olan (SOD, POX, CAT, APX, GR, MDHAR, DHAR) ve olmayan (TFM, fenolik asit, GSH) antioksidan savunma sistemi bileşenleri belirlenmiştir. Ekim öncesi melatonin uygulaması başta olmak üzere her iki melatonin uygulaması, IR stresinin buğday fidelerinin büyüme parametreleri, sürgün ozmotik potansiyeli ve fotosentetik pigment içeriğinde oluşturduğu azalmayı iyileştirmiştir. Melatoninin antioksidan enzimler üzerinde oluşturduğu etki IR dozuna, enzim çeşidine ve melatonin uygulama yöntemine bağlı olarak değişmiştir. İyonize radyasyon uygulaması ile artan TFM ve PAL aktiviteleri, ekim öncesi melatonin uygulamasıyla azalırken ekim sonrası melatonin uygulamasıyla artmıştır. Melatonin ve IR uygulamaları fenolik asit ve GSH içeriğini doz bağımlı olarak değiştirmiştir. Hem ekim öncesi ve hem de ekim sonrası melatonin uygulamaları IR stresi ile artan prolin ve şeker içeriklerini azaltmıştır. Sonuç olarak, dışarıdan uygulanan melatoninin, özellikle ekim öncesi melatonin uygulamasının,  IR stresine karşı buğday fidelerine yüksek tolerans kazandırdığı ortaya konulmuştur.

Abstract:
In this study, ameliorative effects of two types of melatonin treatments, pre-sowing priming and application during growth, in roots and shoots of wheat (Triticum aestivum L. 'Bezostaya-1') seedlings exposed to different radiation doses (100, 200, 300, and 400 Gy) of radioactive cobalt (60Co) gama rays were investigated at physiological and biochemical levels. For this purpose, morphometric parameters (root and shoot length, fresh and dry weight, leaf area), osmolyte content (proline, sucrose, fructose, glucose and fructan contents, osmotic potential), photosynthetic parameters (chlorophyll and carotenoid contents, Fv/Fm ratio), enzymatic (SOD, POX, CAT, APX, GR, MDHAR, DHAR) and non-enzymatic (TFM, phenolic acids, GSH) antioxidant defense system components were determined. Both melatonin applications, being more apperent in pre-sowing melatonin, improved IR stress induced decreases in growth parameters, shoot osmotic potential and photosynthetic pigment content in the wheat seedling. The effects of melatonin on the antioxidant enzymes varied depending on the IR dose, enzyme type and method of melatonin application.  The TFM content and PAL activity, which increased with IR stress, enhanged with post-sowing melatonin application while decreased with pre-sowing melatonin application. Melatonin and IR applications changed the phenolic acids and GSH content depending on the dose. Both of pre and post-sowing melatonin applications decreased proline and sugar contents which increased with IR stress. In conclusion, both melatonin applications, particularly pre-sowing melatonin, provide high tolerance to the wheat seedlings against to IR stress. Taken all together, it has been demonstrated that exogenous applied melatonin, especially pre-sowing melatonin application, provides the wheat seedlings high tolerance against IR stress.