Kalsiyum uygulamasının su baskını stresine maruz bırakılan soya bitkisinin (Glycine max L.) gelişimi üzerine etkileri
Effects of calcium treatment on growth of soybean (Glycine max L.) exposed to submergence stress
Yazar: KAMİLE HAZAL TATAR
Danışman: PROF. DR. NURAN ÇİÇEK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Botanik = Botany

Özet:
İklim değişikliği nedeni ile ortaya çıkan su taşkını stresi evrensel düzeyde bitki gelişimini ve tarımsal verimi olumsuz etkileyen önemli abiyotik stres faktörlerinden biridir. Günümüzde su baskınlarının sıklığının ve şiddetinin arttığı görülmektedir. Ülkemizde de bu sorun tecrübe edilmekte özellikle Karadeniz ve Marmara bölgelerinde tarımsal verim kayıplarına neden olmaktadır. Su baskınlarının sıklıkla görüldüğü bu bölgeler su baskınına dayanıklı olmayan soya yetiştiriciliğinin de yapıldığı bölgelerdir. 
Strese maruz kalan bitkilere farklı uygulamalar yapılarak tolerans kazandırmak mümkün olabileceğine dair sonuçlar literatürde mevcuttur.  Bu uygulamalardan farklı kalsiyum tuzlarının kullanımı ile sinyal yolakları çalıştırılarak strese dayanım kazanımı sağlanmıştır. Bu bilgiler ışığında bu tez kapsamında, su baskınına orta dayanıklı olduğu belirlenen Cinsoy soya genotipinde, ön denemelerde belirlenerek bulunan 10 mM kalsiyum ile ön uygulamaların su taşkınına (su baskını,yarı batık ve tam batık) dayanım kazanımı sağlayıp sağlamadığı morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal [biyokütle, kök-sürgün boyu, oransal su miktarı (RWC), pigment miktarları (klorofil, karotenoid, antosiyanin ve flavonoid) membran bütünlüğü, fotokimyasal etkinlik ve POD, GR, APX enzim aktiviteleri analizler ile incelenmiştir. Sonuç olarak, 10 mM kalsiyum uygulamasının bitki morfolojisindeki etkisi, bu tez kapsamında uygulama süresi göz önünde bulundurulduğunda, morfolojik etkiler yerine daha çok fizyolojik ve biyokimyasal (fotosentez ve antioksidant sistemler) yolaklarda kalsiyumun iyileştirme etkisi gözlemlenmiştir. Cinsoy genotipi, ROT'un zararlı etkilerini azaltmak için POD enzim aktivitesini etkin bir şekilde arttırarak detoksifikasyonu diğer enzimlere göre daha başarılı gerçekleştirdiği görülmüştür.   Aynı zamanda, su taşkını stresine maruz kalan bitkilerde, artan H₂O₂ seviyeleri bir sinyal molekülü ve/veya serbest radikal olarak POD aktivitesini tetiklemiş ve tolerans kazanımına katkıda bulunmuş olabilir. Bu durum, bitkilerin oksidatif hasardan korunmasını sağlamakta ve stres koşullarına adaptasyonunu desteklemektedir.

Abstract:
Due to climate change, flood stress has emerged as a significant abiotic factor that adversely affects plant development and agricultural productivity on a global scale. The frequency and severity of floods are increasing, which is also being experienced in our country, particularly in the Black Sea and Marmara regions, leading to agricultural yield losses. These regions, frequently affected by floods, are also areas where soybean cultivation, particularly non-flood-tolerant varieties, is conducted. Literature indicates that it is possible to enhance stress tolerance in plants subjected to stress through various treatments. Among these treatments, the use of different calcium salts has been shown to activate signaling pathways that confer stress resistance. In light of this information, this thesis investigates whether pre-treatments with 10 mM calcium, identified in preliminary trials, can enhance flood tolerance (submergence, partial submergence, and complete submergence) in the moderately flood-tolerant soybean genotype Cinsoy. This was assessed through morphological, physiological, and biochemical analyses including biomass, root-shoot length, relative water content (RWC), pigment contents (chlorophyll, carotenoid, anthocyanin, and flavonoid), membrane integrity, photochemical activity, and the activities of enzymes such as POD, GR, and APX.
The results indicated that the 10 mM calcium treatment, considering the duration of application within the scope of this thesis, had a more pronounced effect on physiological and biochemical pathways (photosynthesis and antioxidant systems) rather than morphological effects. The Cinsoy genotype effectively increased POD enzyme activity to mitigate the harmful effects of reactive oxygen species (ROS), performing detoxification more successfully compared to other enzymes. Furthermore, increased H₂O₂ levels in plants subjected to flood stress may have acted as a signaling molecule and/or free radical, triggering POD activity and contributing to tolerance acquisition. This situation supports the protection of plants from oxidative damage and their adaptation to stress conditions.