Kuraklık stresi altındaki mısır (Zea mays L.) fidelerine dışarıdan uygulanan sodyum nitroprussid' in (SNP) kloroplastik antioksidan enzim aktiviteleri üzerine etkilerinin belirlenmesi
Determination of effects on chloroplastic antioxidant enzyme activities of exogenous sodium nitroprusside (SNP) application in maize (Zea mays L.) seedlings under drought stress
Yazar: YAĞMUR DURAN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KÜÇÜKÖDÜK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmanın amacı, kuraklık stresi altındaki Zea mays L. cv FRB73 fidelerine dışarıdan sodyum nitroprussid (SNP) uygulamalarının etkilerini araştırmaktır. Hidroponik olarak yetiştirilen mısır yapraklarına polietilen glikol (PEG 6000; -0.5 MPa (%20) ve -1.76 MPa (%40)) ve 150 ve 300 µM SNP yalnız ve kombinasyonlarıyla birlikte 72 saat süresince uygulanmıştır. PEG stresi büyümeyi (taze ve kuru ağırlık, sürgün uzunluğunu), su içeriğini (RWC), nisbi büyüme oranını (RGR), yaprak su potansiyelini (), maksimum fotokimyasal verimliliği (Fv/Fm), fotokimyasal sönümleme katsayısını (qP) ve gerçek kuantum verimini (ΦPSII) azaltmıştır ve bu azalma oranının % 40 PEG uygulamalarında daha şiddetli olduğu görülmüştür. Kuraklık stresi H2O2 ve MDA içeriğini artırmıştır. Bunun yanı sıra kuraklık stresi prolin içeriklerinde (Pro) kayda değer bir artışa neden oldu, bu artış oranları %20 PEG (2.5 kat)' de %40 PEG (2.3 kat) uygulanan yapraklardan daha fazla olduğu gözlenmiştir. Fakat PEG ile SNP uygulamaları stresle ortaya çıkan zararı; etkin su kullanımı, artan büyüme ve fotosentetik verimlilik aracılığıyla önemli bir biçimde azaltabilmiştir. Stres altında dışarıdan SNP uygulamaları RGR, RWC, , Fv/Fm, qP ve ΦPSII, •OH süpürülme aktivitesi ve kloroplastik SOD enzim aktivitelerinde artışla sonuçlanmıştır. Bununla birlikte sadece (her iki konsantrasyonda) SNP' ye maruz bırakılan mısır yapraklarında RGR, RWC,  Fv/Fm, H2O2 ve MDA değişmemiştir. Yukarıdaki sonuçlara bağlı olarak, mısır yapraklarında PEG indüklü toksisiteden hem 150 M hemde 300 M SNP uygulamaları koruma sağlamış, özellikle düşük PEG konsantrasyonu altında uygulanan 150 M SNP daha fazla korunma sağlanmıştır. Bu çalışma hidroponik olarak yetiştirilen mısır yapraklarında PEG indüklü ozmotik stresin azaltılmasında SNP mekanizmalarıyla ilgili yeni görüşler sağlayabilir. Kuraklığın tarımsal üretimde bitki gelişimi ve veriminde ciddi kayıplara neden olduğu düşünülürse, SNP uygulamalarının kuraklık stresi koşullarında, bitki savunma mekanizmalarını tetiklemesi ve bitkilerin strese adaptasyonuna yardımcı olması açısından kullanılabileceğini yaptığımız çalışmalar sonucunda görebilmekteyiz.

Abstract:
The aim of this study was to investigate the effects of exogenous Sodium Nitroprusside (SNP) applications on Zea mays L. cv FRB73 seedling under drought stress. Polyethylene glycol (PEG 6000; -0.5 MPa (20%) and -1.76 MPa (40%)) and SNP (150 µM and 300 µM) to hydroponically grown maize leaves were applied alone and with together during 72 hours. PEG stress decreased growth (fresh and dry weight, shoot length), water content (RWC), relative growth rate (RGR), leaf osmotic potential (), maximum photochemical efficiency (Fv/Fm), the photochemical quenching coefficient (qP) and real quantum yield(ΦPSII), and this reduction rate was observed to be more severe at 40% PEG applications. Drought stress increased H2O2 and MDA contents. In addition, drought stress caused a significant increase in proline content (Pro), which was observed to be higher in 20% PEG (2.5 times) than in leaves with 40% PEG (2.3 times). However, PEG and SNP applications have been able to significantly reduce stress-induced damage through effective water use, improved growth and photosynthetic efficiency.  Exogenously SNP applications under stress resulted in increased RGR, RWC, , Fv/Fm, qP, ΦPSII, •OH scavenging activity and chloroplastic SOD enzyme activities. On the other hand, RGR, RWC,  Fv/Fm, H2O2 and MDA did not change in maize leaves exposed to SNP alone at the concentrations. Based on the above results, an exogenous supply of both 150 and 300 µM SNP treatments provided protection from PEG-induced toxicity in maize leaves, especially in 150 µM SNP treated under low PEG concentration. This study provides new insights into the mechanisms of SNP in reducing PEG-induced osmotic stress in hydroponically grown maize leaves. Considering that drought causes serious losses in plant development and yield in agricultural production, we can see that SNP aplications under drought stress conditions can be used to trigger plant defense mechanisms and help adaptation of plants to stress.