Kuraklık stresine maruz bırakılan Triticum aestivum L.(buğday) çeşitlerinde sinyal iletiminde rol oynayan bazı biyomoleküllerin araştırılması
The investigation of some signal transduction biomolecules in Triticum aestivum L. (wheat plant) exposed to drougt stress
Yazar: OĞUZ AYHAN KİREÇCİ
Danışman: PROF. DR. FÜSUN YÜREKLİ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany ; Fizyoloji = Physiology
Dizin: Hidrojen peroksit = Hydrogen peroxide ; Kuraklık stresi = Drought stress ; Nitrik oksit = Nitric oxide ; Triticum aestivum = Triticum aestivum

Özet:
Bu çalışmada kuraklık stresine dayanıklı (Triticum aestivum L. Doğu-88) ve hassas (Triticum aestivum L. Yıldırım) buğday bitkisinde kuraklık stresi ve farklı konsantrasyonlarda dışsal uygulanan sodyum nitroprussid (SNP) ve hidrojen peroksidin (H2O2), kök ve yaprak dokularında nitrik oksit (NO) düzeyleri, nitrik oksit sentaz (NOS) aktiviteleri, siklik guanozin monofosfat (cGMP) düzeyleri, süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve glutatyon peroksidaz (GSH-Px) antioksidan enzim aktiviteleri, malondialdehit (MDA) içerikleri, toplam çözünebilir protein miktarları, hidrojen peroksit (H2O2) içerikleri ile oransal su içerikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Kuraklık stresi koşulunda yetiştirilen dayanıklı ve duyarlı buğday bitkisinde gerek antioksidan enzim aktiviteleri gerekse sinyal iletiminde rol aldığı varsayılan biyomoleküllerin işlevleri ile SNP ve H2O2 tarafından sinyal sisteminde oluşturulan olası değişikliklerin mekanizması deneysel sistem ile açıklanmaya çalışılmıştır.Çalışmada buğday bitkilerine polietilen glikol (PEG) uygulaması yapılarak kuraklık stresi oluşturulmuştur. Hoagland kültür çözeltisinde 15 gün yetiştirilen buğday bitkilerine 2. 4. ve 6. günlerde SNP ve H2O2 (10 ?M, 100 ?M, 1000 ?M) uygulamaları, kuraklık (PEG) uygulaması, kuraklık uygulamasıyla eş zamanlı olarak SNP (PEG+SNP) ve H2O2 (PEG+ H2O2) uygulamaları yapılmıştır. Kontrol grubu ise Hoagland kültür çözeltisinde büyütülmüştür.Çalışma sonucunda, Doğu-88 ve Yıldırım çeşitlerinin %10 kuraklık, değişik konsantrasyonlarda SNP ve H2O2 ile PEG+SNP ve PEG+H2O2 uygulanmış kök ve yaprak dokularında nitrik oksit (NO) düzeylerinin, nitrik oksit sentaz (NOS) aktivitelerinin, siklik guanozin monofosfat (cGMP) düzeylerinin, süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve glutatyon peroksidaz (GSH-Px) antioksidan enzim aktivitelerinin, malondialdehit (MDA) içeriklerinin, toplam çözünebilir protein miktarlarının, hidrojen peroksit (H2O2) içerikleri ile oransal su içeriklerinin günlere ve uygulama gruplarına bağlı olarak farklılık gösterdiği saptanmıştır. Oransal su içeriği ve çözünebilir protein miktarları özellikle Yıldırım çeşidinde artış göstermiştir.Yaptığımız çalışma sonucunda elde ettiğimiz verilerden, bitkilerin kök ve yaprak dokularında stres şartlarına karşı oluşturulan sinyal iletiminin ve cevapların farklı olduğu görülmüştür. Çalışmamızda antioksidan enzim aktivitelerinin Yıldırım çeşidinde genel olarak arttığı, Doğu-88 çeşidinde ise azaldığı görülmektedir. Sinyal iletiminde rol oynadığı varsayılan NO, cGMP ve H2O2'nin her iki çeşitte genel olarak arttığı, Doğu-88'de daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Sinyal iletiminde ve antioksidan enzim aktiviteleri üzerinde H2O2'nin ve NO vericisi SNP'nin etkilerinin bulunduğu ve kuraklığa hassas buğday çeşidinde gözlenen artışlar hassas çeşidin stresten korunmasında rol oynadığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of drought stress and externally applied different concentrations of sodium nitroprusside (SNP) and hydrogen peroxide (H2O2), on nitric (NO) levels, nitric oxide synthase (NOS) activity, cyclic guanosine monophoshate (cGMP) levels, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GSH-Px), antioxidant enzyme activities, malondialdehyde (MDA) content, total soluble protein concentrations, hydrogen peroxide (H2O2) and relative water content of the tolerant (Triticum aestivum L. Doğu-88) and sensitive (Triticum aestivum L. Yıldırım) wheat plant?s root and leaf tissues were investigated. Both resistant and sensitive wheat crops grown in drought stress conditions, be involved in signal transduction and antioxidant enzyme activities and functions of biomolecules and possible changes caused by SNP and H2O2 signaling system were tried to explain the mechanism of the experimental system. In this study, polyethylene glycol (PEG) by application of drought stress created in the wheat plants. In this study, PEG by application of drought stress created in the wheat plants. Wheat plants grown in Hoagland culture solution 15 days, 2, 4 and 6 days SNP and H2O2 (10 µM, 100 µM, 1000 µM) applications drought (PEG) application and implementation of drought at the same time SNP (PEG+SNP) and H2O2 (PEG+ H2O2) were used. The control group was grown in Hoagland culture solution.As a result, 10% of the Doğu-88 and Yıldırım varieties to drought, various concentrations of SNP and SNP+PEG and PEG+ H2O2 H2O2-treated root and leaf tissues, nitric oxide (NO) levels, nitric oxide synthase (NOS) activity, cyclic guanosine monophosphate (cGMP) levels, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GSH-Px), antioxidant enzyme activities, malondialdehyde (MDA) content, total soluble protein amounts of hydrogen peroxide (H2O2) and relative water content and treatment days groups differ depending on the take. Relative water content and the amount of soluble protein in particular have increased Yıldırım variety. The result from our study, generated against the plant?s roof and leaf tissues, signal transduction, and responses to stress conditions found to be different. In our study, the antioxidant enzyme activities increased in Yıldırım variety and decreased in Doğu-88 variety. The assumed NO plays a role in signal transduction, cGMP and H2O2 were increased in both varieties but more increased levels detected in Doğu-88 variety. Signal transduction and antioxidant enzyme activities and NO donor SNP on the H2O2 and drought-sensitive wheat varieties containing the observed effects of stress increases the protection of sensitive varieties was determined to play a role.