Kurşun stresinin bazı süs bitkilerinde protein metabolizmasına etkileri
Effects of lead stress on protein metabolism in some ornamental plants
Yazar: NURSELİN YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERGÜL ERGİN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Bitkisel Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Kurşun stresinin, hiperakümülatör bitki olarak bilinen kına çiçeği (Impatiens balsamina L. 'Pink Single') ve süs lahanasının (Brassica oleracea L. var. Acephala 'Nagoya Purple') protein metabolizması üzerine etkilerinin araştırıldığı çalışmada, çeşitlere ait tohumlar torf içeren viyollere ekilmiş ve fideler 3-4 gerçek yapraklı hale geldikten sonra torf, toprak ve perlit (1:1:1) karışımı içeren 17x18 cm boyutlarındaki saksılara şaşırtılarak 22/18°Cde (gündüz/gece) ve %65 nemde sera koşullarında yetiştirilmiştir. Fideler 6 haftalık olduklarında iki günde bir 150 ml/saksı olacak şekilde üç farklı kurşun nitrat Pb (NO3)2 çözeltisi (100 ppm, 200 ppm ve 400 ppm) ile 6 hafta boyunca muamele edilmiştir. Kontrol bitkileri ise saf su ile sulanmıştır. Bitkilerin yaprak dokularında hücresel zararlanma, toplam klorofil miktarı, prolin miktarı, toplam çözünebilir protein miktarı, SDS PAGE ve immunblot analizleri yapılmıştır. Ayrıca, bitkilerin toprak üstü aksam yaş ve kuru ağırlıkları ile kök yaş ve kuru ağırlıkları belirlenmiştir. Kurşun konsantrasyonu arttıkça her iki bitki türünde de hücresel zararlanmanın arttığı, yaprak oransal su kapsamının azaldığı, turgor kaybının arttığı belirlenmiştir. Toplam klorofil miktarı, toprak üstü aksam yaş ve kuru ağırlıklar ile kök yaş ve kuru ağırlıklarınun kurşun uygulamalarından etkilenmediği görülmüştür. Kına çiçeğinin prolin miktarı kurşun nitrat konsantrasyonuna bağlı olarak artarken, süs lahanasında ise azalmıştır. Toplam çözünebilir protein miktarının, kına çiçeğinde konsantrasyon artışı ile birlikte azaldığı tespit edilirken, süs lahanasında ise bütün konsantrasyonlarda kontrolden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. SDS PAGE'de uygulamalara göre değişen 17 kDa ve 137 kDa aralığında birçok protein bandı tespit edilmiştir. Yapılan immunblot analizleri sonucunda HSP 60'ın her iki türde de kurşun stresinde biriktiği ve yoğunluğunun yüksek konsantrasyonlarda daha fazla olduğu belirlenmiştir. Dolayısıyla HSP 60'ın bu iki süs bitkisinde kurşun stresine toleransta rolü olduğu belirlenmiştir. HSP 23'ün kına çiçeğinde kurşun stresine toleransta önemli bir etkisi belirlenmezken, süs lahanasında ise özellikle 200 ppm'de etkin bir rolünün bulunduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of lead stress on the protein metabolism of the garden balsam (Impatiens balsamina L. 'Pink Single') and the ornamental kale (Brassica oleracea L. var. Acephala 'Nagoya Purple'), which are known as hyperaccumulator plants, were investigated. The seeds were planted in viola with peat. The seedlings were transplanted into pots with a size of 17x18 cm, containing a mixture of peat, soil, and perlite (1:1:1), at 3-4 true leaves stage. Plants were grown in greenhouse conditions at 22/18ºC (day/night) temperature with a relative humidity of ≈65 %. Three different concentrations of lead nitrate (Pb (NO3)2) solution (100 ppm, 200 ppm, and 400 ppm) were applied to 6-week old seedlings every two days at 150 ml/pot for 6 weeks. Control plants were irrigated with distilled water. The degree of cell injury, leaf relative water content, turgor losses, total chlorophyll content, proline amount, total soluble protein amount, SDS PAGE and immunoblot analysis were examined in leaf tissues of plants. Besides, fresh and dry weights of aboveground parts and roots were determined. Cellular damage was increased with the lead concentration increased, relative water content was decreased and turgidity loss was increased in leaves in both species. Also, it was determined that the lead applications did not cause any significant changes in the total chlorophyll amount, the wet and dry weight of the aboveground parts, and the fresh and dry weight of roots. Furthermore, it was found that the proline amount of the garden balsam increased with the concentrations, but it was decreased in the ornamental kale. It has been observed that the total amount of soluble proteins decreases with increasing concentrations according to the control in the garden balsam, while it was higher in all concentrations in ornamental kale. This situation occurs in higher concentrations in the ornamental kale. Many protein bands were detected in SDS PAGE varying between 137 kDa and 17 kDa, depending on the applications. As a result of the immunoblot analysis, it was determined that HSP 60 accumulated under lead stress in both species and its density was higher at high concentrations. Therefore, HSP 60 has been associated with tolerance to lead stress in both ornamental plants, while any significant effect of HSP 23 on tolerance to lead stress was not observed in the garden balsam but it had an effective role in the ornamental kale, especially at 200 ppm.