Endemik ve termofil heliotropium thermophilum bitkisinin aşırı yüksek sıcaklığa karşı tolerans mekanizmasının araştırılması
Investigation of tolerance mechanism against extremely high temperature of endemic and thermophyl  heliotropium thermophilum plant
Yazar: ASİYE SEZGİN MUSLU
Danışman: PROF. DR. ASİM KADIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany
Dizin: Yüksek sıcaklık = High temperature

Özet:
Endemik ve termofil Heliotropium thermophilum'un aşırı yüksek sıcaklığa karşı tolerans mekanizmasını aydınlatmak için, laboratuvarda kontrollü koşullarda toprak sıcaklıkları kademeli bir şekilde artırılarak 20±5, 40±5, 60±5 ve 80±5oC'de yetiştirilen bitkilerin 10 hafta boyunca gelişimleri gözlendi. 40±5oC'de yaşayan bitki gruplarının sürgün uzunluğu, sürgün taze ve kuru ağırlığının diğer gruplara göre daha fazla olduğu görüldü. Artan sıcaklıkla beraber kök uzunluklarında ise bir azalış kaydedildi. Aşırı yüksek sıcaklıkta (80±5oC), yaprak su potansiyeli ve stoma iletkenliğinde azalış, tiyobarbitürik asit-reaktif maddeler (TBARS), hidrojen peroksit (H2O2), süperoksit (O2.-), metilglioksal (MG) içeriklerinde önemsiz bir artış gözlendi. Antioksidanlardan, süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), glutatyon reduktaz (GR), dehidroaskorbat reduktaz (DHAR) aktivitelerinin, askorbat (AsA) ve glutatyon (GSH) içeriklerinin 80±5oC'deki bitkilerde aşırı arttığı tespit edildi. Ozmolit seviyesi, ABA içeriği ve sıcak şok faktörleri (HSF) gen ekspresyonunun 80±5oC'de yetişen bitkilerde aşırı yüksek olduğu bulundu. Ayrıca western blot analiz sonuçlarına göre FeSOD, CAT, GPX, GR enzimlerine ait protein içeriklerinin ve aktiviteleri ile paralellik gösterdiği de belirlendi.
Elde edilen veriler doğrultusunda, laboratuvar koşullarında yetiştirilen H. thermophilum'un antioksidan ve glioksalaz sistemi uyararak, ABA sentezini, HSF'lerin ifade seviyelerini ve ozmolit birikimini önemli derecede artırarak aşırı toprak sıcaklığına (80±5ºC) tolerans gösterebilen termofil model bir bitki olduğu sonucuna varıldı.

Anahtar Kelimeler: Heliotropium thermophilum, Aşırı yüksek sıcaklık, Termofil, Absisik asit, Ozmolit, Sıcak şok faktörleri

Abstract:
In order to elucidate the tolerance mechanism of the endemic and thermophil Heliotropium thermophilum to extremely high temperatures, the soil temperature was gradually increased in the laboratory conditions and the growth of plants lived at 20±5, 40±5, 60±5 and 80±5°C was observed for 10 weeks. It was seen that shoot length, shoot fresh and dry weight of plant groups living at 40±5oC were higher than other groups. Root lengths decreased with increasing temperature. Leaf water potential and stomatal conductivity decreased, thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), hydrogen peroxide (H2O2), superoxide (O2.-), methylglyoxal (MG) contents were insignificantly increased in plants living at 80±5oC. It was found that superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), dehydroasorbate reductase (DHAR) activities, ascorbate (AsA) and glutathione (GSH) contents, osmolite level, ABA content and heat shock factors (HSF) gene expression also extremely increased in plants. In addition, according to western blot analysis results, it was determined that the protein contents of FeSOD, CAT, GPX, GR were parallel with enzymes activities.
In line with the findings obtained, it was concluded that H. thermophilum grown in laboratory conditions is a thermophile model plant which can tolerate excessive soil temperature (80±5ºC) by stimulating the antioxidant and glyoxalase system, ABA synthesis, HSF expression levels and osmolite accumulation.

Keywords: Heliotropium thermophilum, Extremely high temperature, Thermophile, Abscisic acid, Osmolite, Heat shock factor