Bor ve tuz stresi altındaki soya (Glycine max L.) köklerinin nitrojen metabolizması ile antioksidan sistem arasındaki etkileşimin belirlenmesi
Determination of the interaction between nitrogen metabolism and antioxidant system of soybean (Glycine max L.) roots under boron and salt stress
Yazar: YASHAR AKBAR HAMEED HAMEED
Danışman: PROF. DR. YAVUZ BAĞCI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Tuz stresi bitkilerin büyümesini, gelişimini ve yaşam döngüsünü kısıtlayan abiyotik streslerin en önemlisidir. Bu çalışmanın amacı, tek başına ya da eş zamanlı olarak yapılan tuz stresi (40 mM ve 80 mM NaCl) ve bor uygulamalarının (250 µM ve 750 µM H3BO3) soya fasulyesi bitkisinin (Glycine max L.) fizyolojik ve biyokimyasal özellikleri üzerinde oluşturduğu etkileri araştırmaktır. Bu çalışmada, köklerin bağıl su içerikleri (RWC), ozmotik potansiyel (ΨΠ), lipid peroksidasyon seviyeleri, hidrojen peroksit (H2O2) miktarı ve antioksidan sistem enzimleri [süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POX), katalaz (CAT), glutasyon redüktaz (GR), askorbat peroksidaz (APX)] ve azot döngüsüne ait enzimler [Nitrat redüktaz (NR), Nitrit redüktaz (NiR), Glutamat sentaz (GOGAT), Glutamin sentetaz (GS) ve Glutamat dehidrogenaz (GDH) incelenmiştir. Yalnız bor uygulamalarında soya köklerinin bağıl su içeriği (RWC), ozmotik potansiyel (ΨΠ) kontrole göre herhangi bir değişim göstermezken, stres ve stresle birlikte bor uygulamasında koşullarında RWC ve ozmotik potansiyel (ΨΠ) düzeyleri azalmıştır. Yüksek tuz miktarı (80 mM) uygulanan soyada süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POX) ve askorbat peroksidaz (APX) artışa neden olmuştur. Bu enzim aktivitelerinde artışlara rağmen, stres altında oluşan hidrojen peroksit miktarı (H2O2) süpürülememiş ve devamında lipid peroksidasyon (TBARS miktarı) artmıştır. 80 mM tuz uygulaması soya köklerinde azot döngüsüne ait NR, NiR, GOGAT ve GS enzim aktivitelerinde azalmaya neden olmuştur. Diğer yandan, tuz stresi ile birlikte bor uygulamasıyla, bu enzimlerde gözlenen değişimler tersine çevrilebilmiştir. NADH-GDH ve NAD-GSH aktiviteleri yüksek tuz koşullarında (80 mM) azalırken, düşük tuz ve bor uygulamalarında ise bu aktivitelerde artış izlenmiştir. Tüm bu enzim aktiviteleri değerlendirildiğinde tuz stresine maruz kalan soya köklerine uygulanan bor ile H2O2 miktarı etkili olarak süpürülmüş ve lipid peroksidasyon düzeyleri azalmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Antioksidan enzim, bor, nitrojen metabolizması, soya (Glycine max L.), tuz

Abstract:
Salt stress is the most important of the abiotic stresses that restrict the growth, development and life cycle of plants. The aim of this study is to determine the effects of salt stress (40 mM and 80 mM NaCl) and boron applications (250 µM and 750 µM H3BO3) on the physiological and biochemical properties of soybean plant (Glycine max L.). In this study, the relative water content (RWC), osmotic potential (ΨΠ), lipid peroxidation levels, hydrogen peroxide (H2O2) amount and antioxidant system enzymes [superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POX), catalase (CAT), glutathione reductase) of the roots were investigated. (GR), ascorbate peroxidase (APX)] and nitrogen cycle enzymes [Nitrate reductase (NR), Nitrite reductase (NiR), Glutamate synthase (GOGAT), Glutamine synthetase (GS) and Glutamate dehydrogenase (GDH)) were investigated. In boron applications alone, the relative water content (RWC), osmotic potential (ΨΠ) of soybean roots did not show any change compared to the control, while the RWC and osmotic potential (ΨΠ) levels decreased under stress and stress-induced boron application conditions. High salt content (80 mM) caused an increase in superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POX) and ascorbate peroxidase (APX) in soybean applied. Despite the increase in these enzyme activities, the amount of hydrogen peroxide (H2O2) formed under stress could not be swept away and subsequently the amount of lipid peroxidation (TBARS) increased. Application of 80 mM salt caused a decrease in NR, NiR, GOGAT and GS enzyme activities of nitrogen cycle in soybean roots. On the other hand, the changes observed in these enzymes could be reversed with the application of boron together with salt stress. While NADH-GDH and NAD-GSH activities decreased under high salt conditions (80 mM), these activities increased in low salt and boron applications. When all these enzyme activities were evaluated, the amount of H2O2 applied to the soybean roots exposed to salt stress was effectively swept away and the lipid peroxidation levels decreased.

Keywords: Antioxidant enzyme, boron, nitrogen metabolism, soybean (Glycine max L.), salt