Düşük sıcaklık stresine duyarlı ve dirençli bitkilerde alternatif solunum yolu aktivitesinin karşılaştırılması
The comparison of alternative respiration patway activity in sensitive and resistant plants against to low temperature
Yazar: NİLAY AKBULUT
Danışman: PROF. DR. RAHMİ DUMLUPINAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Ayyıldız, Alpaslan) ve lahana,  düşük sıcaklıklara dayanıksız olan mısırın 3 varyetesi (SZE-TC-913, LG, Antisis) ve fasulye (Elkoca) bitkileri üzerinde yürütülmüştür. Herbir türe has üşüme sıcaklıkları kontrollü olarak uygulandıktan sonra bir takım antioksidant enzim aktiviteleri (Katalaz, peroksidaz, süperoksit dismutaz, askorbat peroksidaz, glutatyon reduktaz), lipid peroksidasyon miktarı(MDA içeriği), hidrojen peroksit (H2O2) ve süperoksit (O2.-) içerikleri ve özellikle Alternatif Oksidaz (AOX) aktivitesindeki değişimler analiz edilmiştir.
Yapılan analizlere göre,  Katalaz aktivitesinin buğday varyetelerinin bazılarında kontrol bitkilerine kıyasla artma, bazılarında ise azalma, mısır varyetelerinde azalma olduğu, fasulyede istatistiki olarak değişmediği, oysa lahanada artma eğilimi gösterdiği, Peroksidaz ve Süperoksit Dismutaz aktivitelerinin de bu bitkilerde (fasulye hariç) genel anlamda benzerlik gösterdiği belirlenmiştir. Askorbat peroksidaz aktivitelerinin tüm bitki varyetelerinde genel olarak artmış olduğu, Glutatyon Reduktaz ve oksidatif hasarın seviyesini gösterme anlamında önemli olan H2O2 ve Süperoksit içeriklerinin buğday varyetelerinde artma ve azalmalar, mısır ve fasulyede azalma, lahanada ise artma şeklinde değişim gösterdiği belirlenmiştir. Bu sonuçlara bakarak, üşüme sınır sıcaklığının tüm bitkilere ait varyetelerde antioksidant enzim aktivitelerine etki etmiş olduğunu, soğuğa dayanıklı türler olduğu bilinen buğday ve lahanada genel anlamda tüm antioksidant enzim aktivitelerinin artışına yol açtığını, ancak bazı buğday varyeteleri ve soğuğa dayanıksız olduğu bilinen mısır ve fasulyede (APX hariç) ise bunun tam tersi sonuçları ortaya çıkardığını söylemek mümkündür.
Yaptığımız analizler sonucunda, düşük sıcaklık uygulamasının buğday ve mısır varyetelerinde, fasulye ve lahanada, LPO seviyelerini kontrol gruplarına kıyasla artırdığı, ancak artış seviyeleri kıyaslandığında, mısır varyetelerinde ki artış yüzdelerinin (%125, 122 ve 45) buğday ve fasulye ve lahana bitkilerine nispeten çok yüksek olduğu, sadece buğdayın B2 kodlu varyetesinde %47'lik bir değerin oluştuğu belirlenmiştir.
Araştırmamızda, AOX proteini translasyon düzeylerinin, yapılan üşüme sınır sıcaklığı uygulamalarıyla kendi kontrollerine kıyasla buğday ve mısır varyetelerinin hepsinde ve fasulyede bariz olarak arttığı belirlenmiştir (buğday için %47, 33, 31, 70, mısır için %134, 32, 98, fasulye için %60). 
Bu araştırmada elde edilen bulgulara bakarak, özellikle bu araştırmanın da temelini oluşturan AOX enziminin sorumlu olduğu, "Alternatif Solunum Yolu" denilen metabolik yolun, yapılacak eksojen uygulamalar ile aktifleştirilebilme durumunun araştırılması, soğuğa direnci az olduğu bilinen bitkilere direnç sağlamak adına faydalı sonuçlar verebilir düşüncesindeyiz

Abstract:
In this study, we had used 4 varieties of wheat (Yıldırım, Doğu-88, Ayyıldız, Alpaslan) and 1 variety of cole known as cold resistant,  and 3 varieties of corn (SZE-TC-913, LG, Antisis), 1 variety of bean (Elkoca) known as cold nonresistant. After application of species-specific chilling temperatures to the seedlings under controlled conditions, some antioxidant enzyme activities (Catalase (CAT), peroxidase (POX), superoxide dismutase (SOD), aspartat peroksidase (APX), glutation reductase (GR)), some stress parameters (CRED-RA, MDA, the content of H2O2 and superoxide) and especially changes of Alternative oxidase activity were analyzed on the leaves of the seedlings.
From these findings, it has been determined that CAT activity was increased in the some of wheat varieties and in cole seedlings with compared to control, decreased in the some of wheat varieties and its activity didn't statistically change in bean seedlings. We also observed generally similar increments and decrements for POX and SOD activities in the seedlings (except bean). We identified that APX activity generally increased, GR activity and the content of H2O2 and superoxide increased in the some wheat varieties and cole seedlings, decreased in the some wheat varieties, corn and bean seedlings. According to these activity results, it is possible to say that species-specific chilling bounday temperatures effected antioxidant enzyme activities, lead to generally increment of these enzyme activities in the cole and some of wheat varieties known as cold resistant, but decrement in the corn and bean seedlings (except APX) known as cold sensitive plants.
Low temperature treatments lead to increments in the LPO levels in the wheat, corn varieties and bean and cole seedlings, but when LPO increments (%) of corn varieties compare to the other species (wheat varieties, bean and cole), its increment levels were higher than the others. It was  only found a high percentage in the one of wheat variety (%47).
In our study, it was determined that levels of AOX enzyme translation were apparently increased in the all wheat (47, 33, 31, 70 %) and corn varieties (134, 32, 98 %) and also bean seedlings (60%) with comparison to their controls.
From the all findings obtained from the study, it can be said that there is a tight relationship between cold hardiness and altenative respiration patway. Therefore, investigation of activatability of alternative respiration pathway  can be ensure very useful results for increase of cold hardiness on especially the cold sensitive plant species.