Kuraklık stresinin karboksilasyon yolları farklı flaveria türlerinin hücre redoks dengesi üzerine etkisinin araştırılması
Effect of drought stress on redox balance of flaveria species differing in carboxylation pathways
Yazar: BARIŞ UZİLDAY
Danışman: PROF. DR. İSMAİL TÜRKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany

Özet:
Bu çalışmada, C3'den C4 fotosentezine geçiş sırasında reaktif oksijen türlerinin düzenlenmesi ve antioksidan savunma sistemde oluşan değişimleri ortaya çıkarmak amaçlanmıştır. Bu amaçla C4 evrim sürecinde farklı aşamalarda türlere sahip olan Flaveria cinsi materyal olarak kullanılmıştır. Bu türler farklı karboksilasyon yolaklarına sahip olan Flaveria robusta (C3), Flaveria anomala (C3-C4), Flaveria brownii (C4 benzeri), Flaveria bidentis (C4)'dir. Bu bitkilerin  ozmotik stres altında verdikleri yanıtlar fizyolojik parametreler (büyüme, bağıl su içeriği, osmotik potansiyel), fotosentetik parametreler (stomatal iletkenlik, özümseme hızı, elektron iletim hızı), antioksidan savunma sistemi enzimler ve izozimleri (süper oksit dismutaz, katalaz, peroksidaz, askorbat peroksidaz, glutatyon redüktaz), enzimatik olmayan antioksidanlar (askorbat ve glutatyon), NADPH oksidaz aktivitesi, hidrojen peroksit ve lipid peroksidasyon seviyeleri belirlenerek ortaya çıkarılmıştır. Stressiz koşullarda, C3'den C4'e geçişte CAT aktivitesinde düşüş, APX ve GR aktivitelerinde artış belirlenmiştir. Fakat dört türün ozmotik strese karşı yanıtlarında farklılıklar bulunmuştur. C3 F. robusta'da en yüksek H2O2 ve TBARS içerikleri gözlenirken, C4 benzeri F. brownii ve C4 F. bidentis'de bu artışlar çok sınırlıdır. Oksidatif sters en iyi şekilde C4 benzeri ve C4 bitkilerince yatıştırılmıştır. Bu durum C4 bitkilerinde F. bidentis'de yüksek SOD, CAT, POX, APX aktiviteleri ve C4 benzeri F. brownii'de enzimatik olmayan antioksidanların işlerliği ile sağlanmıştır.

Abstract:
In the present study, we aimed to elucidate how strategies of reactive oxygen species (ROS) regulation and the antioxidant defense system changed during transition from C3 to C4 photosynthesis, by using the model genus Flaveria, which contains species belonging to different steps in C4 evolution. For this reason, four Flaveria species that have different carboxylation mechanisms, Flaveria robusta (C3), F. anomala (C3–C4), F. brownii (C4-like) and F. bidentis (C4), were used. Physiological (growth, RWC, osmotic potential), and photosynthetical parameters (stomatal conductance (gs), assimilation rate (A), electron transport rate (ETR)), antioxidant defense enzymes (superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POX), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductases(GR)) and their isoenzymes, non-enzymatic antioxidant contents (ascorbate, glutathione), NADPH oxidase (NOX) activity, hydrogen peroxide (H2O2) content and lipid peroxidation levels (TBARS) were measured com-paratively under polyethylene glycol (PEG 6000) induced osmotic stress. Under non-stressed conditions, there was a correlation only between CAT (decreasing), APX and GR (both increasing) and the type of carboxylation pathways through C3 to C4. The greatest increase in H2O2 and TBARS content was observed in C3 F. robusta, while the least substantial increase was detected in C4-like and C4 plants, suggesting that oxidative stress is more effectively countered in C4-like and C4 species. This was achieved by a better induced enzymatic defense in F. bidentis (increased SOD, CAT, POX, and APX activity) and non-enzymatic antioxidants in F. brownii.