Tavuk tüyü protein hidrolizatı uygulamasının buğdayın (Triticum aestivum L.) soğuk stresi toleransı üzerine etkileri
Effects of chicken feather protein hydrolysate application on cold stress tolerance of wheat (Triticum aestivum L.)
Yazar: EBRU GENÇ
Danışman: PROF. DR. ÖKKEŞ ATICI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Botanik = Botany

Özet:
Bu çalışmada, tavuk tüyünden elde edilen protein hidrolizatının bitkilerde soğuk stresi toleransı üzerindeki etkileri araştırılmak istenmiştir. Bu amaç için bitki materyali olarak buğdayın (Triticum aestivum L.) soğuğa duyarlı (Altındane) ve dirençli (Bezostaya) iki çeşidi kullanılmıştır. Tavuk tüyleri kuvvetli asit ve bazlarla hidrolizasyon, nötralizasyon ve filtrasyon işlemlerine tabi tutulduktan sonra suda çözünebilir Tavuk Tüyü Protein Hidrolizatı (TTH) elde edildi. TTH'ın aminoasit içeriği belirlendikten sonra üç farklı konsantrasyonu (%0.05, 0.075 ve 0.1), kontrollü şartlarda yetiştirilen 11 günlük buğday fidelerinin yapraklarına uygulandı. TTH uygulamasından 6 saat sonra, uygulama yapılan ve yapılmayan (kontrol) fidelerin bir kısmı soğuk şartlara (5/2°C) transfer edildi. Üç gün sonra fideler, fizyolojik ve biyokimyasal analizlerde kullanılmak üzere hasat edildi. Fidelerde öncelikle kök-gövde uzunlukları, yaş-kuru ağırlık ve donma hasarı parametreleri belirlendi. Ayrıca, lipid peroksidasyonu (LPO) ve reaktif oksijen türlerinin (ROT) seviyeleri, antioksidan enzimlerin aktiviteleri ve enzimatik olmayan antioksidanların içerikleri incelendi. Bunlara ilave olarak; fidelerde protein, klorofil, prolin, şeker miktarları ve Rubisco aktivitesindeki değişimler de değerlendirildi. Bulgularımıza göre, TTH'ın toplam protein verimi %72 idi ve içeriğinde proteinik olan 19 aminoasit belirlendi. Tek başına soğuk uygulaması, her iki çeşitte kök-gövde uzunluğu ve yaş ağırlığı düşürdü, ancak donma hasarını artırdı. Soğuk stresi öncesi uygulanan TTH (TTH+S) ise soğuğun bu parametreler üzerindeki olumsuz etkisini hafifleterek kök-gövde uzunlukları ile yaş ağırlığı artırdı ve donma hasarını düşürdü. Kuru ağırlık değişimlerinde ise anlamı sonuçlar elde edilemedi. Soğuk, her iki çeşitte pigment (klorofil ve karotenoid) içeriğini ve Rubisco aktivitesini düşürürken, TTH+S uygulamasında, kontrolüne göre, her iki parametrede artışlar belirlendi. Buna karşılık, soğuk stresi protein, şeker ve prolin içeriklerinde önemli bir artışa neden oldu, ancak TTH+S uygulamasıyla her iki çeşitte prolin içeriği artarken, protein içeriği Altındanede, şeker içeriği Bezostayada arttı. Soğuk, her iki çeşitte ROT'lardan O2.- ile H2O2 içeriğini ve LPO seviyesini artırırken, TTH+S uygulamasıyla bu üç parametrede önemli düşüşler belirlendi. Soğuk, her iki çeşitte glutatyon ve askorbat içeriğini düşürdü ve fenolik içeriği artırdı. TTH+S ise bunu tersine çevirdi. Soğuk stresi, çalışılan çeşitlerde süperoksit dismutaz, askorbat peroksidaz ve glutatyon redüktaz aktivitelerini artırdı, TTH+S ise bu artışları daha fazla yükseltti. Ancak soğuk ile artan katalaz ile peroksidaz aktiviteleri, TTH+S ile önemli seviyede düştü. Soğuk stresiyle olumsuz etkilenen parametrelerin iyileştirilmesinde genelde TTH'ın en etkili konsantrasyonu %0.075 idi. Elde edilen bulgular karşılıklı olarak tartışıldı

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate the effects of protein hydrolysate from chicken feather on cold stress tolerance in plants. For this aim, two varieties of wheat (Triticum aestivum L.) susceptible to cold (Altındane) and resistant (Bezostaya) were used as plant material. After chicken feathers were subjected to hydrolysis, neutralization and filtration processes with strong acids and bases, water-soluble Chicken Feather Protein Hydrolysate (CFPH) was obtained. The amino acid content of CFPH was determined and then its three different concentrations (0.05, 0.075 and 0.1%) were applied to the leaves of 11 day-old wheat seedlings growing under the controlled conditions. After 6 hours from the treatment, a portion of the treated and non-treated (control) seedlings were transferred to cold conditions (5/2°C). Three days later, the seedlings was harvested for use in physiological and biochemical analyzes. In the seedlings, root-stem lengths, fresh-dry weights and freezing injury parameters were determined first. In addition, the level of lipid peroxidation (LPO) and reactive oxygen species (ROS), the activity of antioxidant enzymes and the content of non-enzymatic antioxidants were examined. The changes in contents of protein, chlorophyll, proline and total sugar, the activity of Rubisco were also assessed in the seedlings. According to our findings, the total protein yield of CFPH was 72% and it contained 19 amino acids which were proteinic. Cold application alone reduced the root-stem length and the fresh weight in both varieties, but increased the freezing injury. CFPH applied before cold stress (CFPH+C) increased the fresh weight with root-stem lengths, and decreased the freezing injury, by alleviating the adverse effect of the cold application on these parameters. Statistically significant results were not obtained regarding the differences in  dry weight. The cold application reduced the content of  pigments (chlorophyll and carotenoid) and the activity of Rubisco in both varieties, but CFPH+C significantly increased both the parameters, as compared to control. On the other hand, cold stress caused a significant increase in the contents of protein, sugar and proline in both varieties. Whereas, CFPH+C application increased proline content in both varieties while it increased the content of protein and sugar in Altındane and Bezostaya, respectively. In the two varieties, while cold application increased LPO level and the contents of O2.- and H2O2 these three parameters were significantly decreased by CFPH+C application. The cold decreased glutathione and ascorbate content, and increased phenolic content, but the application of CFPH+C reversed this situation. Cold increased superoxide dismutase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase activities in the cultivars studied, while CFPH+C more increased the activities of these. However, increased catalase and peroxidase activities by cold were decreased at a significant level by CFPH+C application. In general, the most effective concentration of CFPH was 0.075% in improving the parameters affected by cold stress. The findings were discussed mutually