Baklada yüksek sıcaklık stresinde sukroz metabolizmasında meydana gelen değişimlerin incelenmesi
Investigation of changes in sucrose metabolism in broad bean during high temperature stress
Yazar: PINAR ÖZSOY
Danışman: PROF. DR. ECE TURHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Bitkisel Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Bakla = Broad bean ; Enzimler = Enzymes ; Karbonhidratlar = Carbohydrates ; Sıcaklık stresi = Temperature stress ; Vicia faba = Vicia faba

Özet:
'Sakız' bakla çeşidinde yüksek sıcaklığa tolerans mekanizmalarının araştırıldığı bu tez çalışmasında kademeli olarak artan sıcaklık derecesinin 'Sakız' bakla çeşidinin fizyolojik özelliklerinde ve sukroz metabolizmasında meydana getirdiği değişimler incelenmiştir. Uygulama için bakla tohumları torf:perlit (1:1) karışımı içeren viyollere ekilmiştir. Fideler 5-6 yapraklı döneme gelinceye kadar serada 15/25°C (gece/gündüz) ve yaklaşık %60 nemde 3 hafta boyunca yetiştirilmiştir. Daha sonra yüksek sıcaklık uygulamaları için bitkiler iklimlendirme kabinine alınmıştır. Sıcaklık 25°C'den başlayarak 30°C, 35°C, 40°C, 45°C'ye kadar yükseltilmiştir. Bitkiler her sıcaklık derecesinde 24 saat tutulmuştur. Her bir sıcaklık kademesinde alınan yaprak örneklerinde yaprak oransal su kapsamı (YOSK), turgor kaybı (TK), hücre membran zararlanma oranı ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca sukroz metabolizması enzimlerindeki (asit invertaz, alkalin invertaz sukroz sentaz) değişimler spektrofotometrik yöntemle, çözünebilir şeker miktarları HPLC yöntemiyle belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık uygulamaları sonucunda hücre membran zararlanma oranının sıcaklık artışına paralel olarak arttığı tespit edilmiştir ve elde edilen sonuçlara göre 'Sakız' bakla çeşidinin sıcaklık tolerans derecesi 41,36°C olarak belirlenmiştir. YOSK'un azaldığı, TK'nın ise arttığı belirlenmiştir. Şeker analizleri sonucuna göre sukroz miktarının sıcaklık artışına parelel olarak arttığı, glukoz miktarının kontrol grubunda en yüksek seviyede iken düşüş gösterip 40°C'den itibaren tekrar yükseldiği, fruktoz ve maltoz miktarının ise 45°C'de ani bir artışla en yüksek seviyeye ulaştığı, saptanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre şeker birikiminin yüksek sıcaklık stresi toleransı ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Enzim
aktivite analizleri sonucuna göre sukroz sentaz, alkalin invertaz ve asit invertaz aktivitelerinin 40°C'de maksimum seviyede olduğu tespit edilmiştir. 40°C'de sukrozun hidrolizinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Enzim, karbonhidrat, sıcaklık stresi, Vicia faba

Abstract:
In this study which is investigated the tolerance mechanisms against to high temperature on broad bean cultivar 'Sakız', the effects of the gradually increased temperature degrees caused the alterations on the physiological features and sucrose metabolism of broad bean cultivar 'Sakız' were examined. For application, broad bean seeds were sown in viols filled with apeat:perlite (1:1) mixture. These edlings were grown in green house at 15/25°C (night/day) temperature and a humidity of around %60 along three weeks until they had 5-6 leaves. Then, the plants were transferred to climate chamber for high temperature aplications. The starting from 25°C temperature was increased gradually as 30°C, 35°C, 40°C and 45°C. The plants were kept for each temperature degree for 24 hours. Leaf relative water content (LRWC), loss of turgidity (LT) and cell membrane damage rate were measured in the leaf samples collected from the plants in each
temperature step. Also, the alterations on enzymes of sucrose methabolism (Acid invertase, alkaline invertase, sucrose synthase,) determined with the spectrophotometric method and the quantity of soluable sugar determined with HPLC method.
At the end of high temperature applications, the increasing of cell membrane damage rate was detected as paralel with temperature increase and according to the results the temperature tolerance degree of broad bean cultivar 'Sakız' was determined as 41,36°C. It was also determined that LRWC decreased and LT increased. According to the results of the sugar analyses, the increasing of sucrose content was detected as paralel with temperature increase, glucose content was on the highest rate at control temperature then it decreased with increased temperature till 40°C, it showed increased rate with higer temperature above 40°C; fructose and maltose contents reached to maximum level with an instant at 45°C. According to the results, it's considered as sugar accumulation is related with high temperature stres tolerance. According to the results of enzyme activity analyses, the activities of sucrose synthase, alkaline invertase and acid invertase was determined on maximum level at 40°C. It is detected as the hydratation of sucrose was higher at 40°C.

KeyWords: Enzyme, carbohydrate, heat stress, Vicia faba