Karabuğday'da (Fagopyrum esculentum Moench) soğuk stresine karşı selenyum nanopartikülünün moleküler ve fizyo-biyokimyasal etkilerinin belirlenmesi
Determination of molecular and physio-biochemical effects of selenium nanoparticle to cold stress in buckwheat (fagopyrum esculentum moench
Yazar: BETÜL BAYRAKTAR
Danışman: PROF. DR. MAHMUT SİNAN TAŞPINAR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Bitkisel Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, erken büyüme döneminde soğuk stresine maruz kalan karabuğday'da selenyum nanopartikül (SeNP) uygulamasının morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve bazı flavonoid genlerinin ifadesine olan etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Hidrofonik ortamda yetiştirilmiş 8 günlük soğuk stresine karşı toleranslı (Aktaş) ve hassas (Güneş) karabuğday genotiplerinin fidelerine yapraktan sprey olarak farklı konsantrasyonlarda SeNP (0, 4, 6 ve 8 mg/L) uygulanmıştır. SeNP uygulamasından 24 saat sonra bitkiler 4 farklı sıcaklıkta (5,10, 15 ve 25°C) sıcaklıkta 4 gün süreyle büyütülmüştür. Bu sürenin sonunda, genotiplere ait morfolojik [kök ve sürgün uzunluğu fizyolojik (cm)], fizyolojik [hücre membran hasarı (%), yaprak nisbi su içeriği (%)], biyokimyasal (malondialdehit prolin, toplam şeker ve kuarsetin) parametreler ile kuarsetin metabolik yolağında yer alan PAL, F3'H ve F3'5'H genlerinin mRNA ifade seviyeleri belirlenmiştir.
Bulgular: Soğuk stresi her iki genotipte de kök ve sürgün uzunluğu, yaprak nisbi su içeriği ve klorofil miktarında azalışa neden olurken hücre membran hasarında artışa neden olmuştur. Dahası, soğuk stresi malondialdehit (MDA), prolin, toplam şeker ve kuarsetin miktarında artışa neden olmuştur. Soğuk stresinin neden olduğu bu olumsuz etkiler SeNP uygulamasıyla azalmıştır. Gen ifade analiz verilerine göre PAL, F3'H ve F3'5'H genlerinin ifade seviyeleri genotipe, stresin şiddetine ve SeNP konsantrasyonlarına göre farklılık gösterdiği belirlenmiştir.
Sonuç: Araştırma sonuçlarına göre karabuğdayda SeNP uygulaması soğuk stresinin neden olduğu olumsuz etkilere karşı iyileştirici etki gösterdiği belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kuarsetin, PAL, F3'H ve F3'5'H genleri, LC-MS/ MS
Eylül 2023, 110 sayfa

Abstract:
Aim: The aim of this study was to determine the effect of selenium nanoparticle (SeNP) application on the morphological, physiological, biochemical, and expression of some flavonoid genes in buckwheat exposed to cold stress during early growth stage.
Method: Different concentrations of SeNP (0, 4, 6 and 8 mg/L) were applied as foliar spray to seedlings of buckwheat genotypes tolerant (Aktaş) and sensitive (Güneş) to 8-day cold stress grown in hydroponic medium. 24 hours after SeNP application, the plants were grown at 4 different temperatures (5, 10, 15 and 25°C) for 4 days. At the end of this period, morphological [root and shoot length physiological (cm)], physiological [cell membrane damage (%), leaf relative water content (%)], biochemical (malondialdehyde proline, total sugar and quarsetin) parameters and mRNA expression levels of PAL, F3'H and F3'5'H genes involved in quarsetin metabolic pathway were determined.
Results: Cold stress caused a decrease in root and shoot length, leaf relative water content and chlorophyll content and an increase in cell membrane damage in both genotypes. Moreover, cold stress caused an increase in malondialdehyde (MDA), proline, total sugars and quarcetin. These negative effects caused by cold stress were reduced by SeNP treatment. According to gene expression analysis data, it was determined that the expression levels of PAL, F3'H and F3'5'H genes differed according to genotype, stress severity and SeNP concentrations.
Conclusion: According to the results of the study, it was determined that SeNP application in buckwheat showed ameliorative effect against the negative effects caused by cold stress.
Keywords: Quarsetin, PAL, F3'H and F3'5'H genes, LC-MS/ MS
September 2023, 110 pages