Ctenanthe setosa'da kuraklık koşullarında yaprak kıvrılması ile fotosentetik verim arasındaki ilişki
Relationship between leaf rolling and photosynthetic efficiency during drought stress in Ctenanthe setosa
Yazar: HATİCE NAR
Danışman: PROF. DR. ASIM KADIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany
Dizin: Kuraklık = Drought

Özet:
Bu çalışmada Ctenanthe setosa bitkisinde kuraklık stresi koşullarında yaprak kıvrılmasına bağlı olarak fotosentetik adaptasyon mekanizmasını anlamak için PS II'nin fotokimyasal reaksiyon verimi araştırıldı. Bu amaçla yaprak kıvrılma dereceleri boyunca (kontrol (%0), % 20-30, % 50-60, % 70 ve üzeri), bitkinin yeniden sulandıktan sonraki 1. ve 2. gündeki ve maksimum kıvrılma derecesinden sonra fiziksel olarak kıvrılması engellenmiş yapraklarda fotosentetik parametreler, stoma iletkenliği (gs) ve yaprak su potansiyeli seviyeleri belirlendi. Yaprak kıvrılma derecesindeki artış boyunca su potansiyeli ve yaprağın alt ve üst yüzeyindeki stoma iletkenliğinin azaldığı bulundu. Pigment içeriğinin ise % 50-60 kıvrılma derecesine kadar azaldığı fakat ilerleyen kıvrılma derecelerinde kontrol değerine yaklaştığı saptandı. PS II kuantum veriminin, elektron taşınım hızının (ETR) ve fotokimyasal kullanılmanın % 50-60 kıvrılma derecesine kadar önemli bir değişim göstermediği fakat %70 kıvrılma derecesinde önemli derecede azaldığı tespit edildi. Fotokimyasal olmayan kullanılmanın (NPQ) % 20-30 kıvrılma derecesinde arttığı fakat daha sonraki kıvrılma derecelerinde azaldığı görüldü. Diğer taraftan fluoresans değerinin kıvrılma boyunca arttığı bulundu. Strese bırakılan bitkiler sulandıktan sonra klorofil fluoresans ve diğer fizyolojik parametrelerin yaklaşık olarak kontrol seviyesine ulaştığı belirlendi. Fiziksel olarak kıvrılması engellenmiş yapraklarda kuraklık boyunca stoma iletkenliğinin azaldığı gözlendi. Diğer taraftan kıvrılması engellenmiş yapraklardaki NPQ değerinin kıvrılmış yapraklara kıyasla daha yüksek olduğu bulundu. ETR'nin ise kıvrılmış yapraklarda değişmediği fakat kıvrılması engellenmiş yapraklarda azaldığı tespit edildi. Kıvrılması engellenmiş yapraklarda kuantum verimimindeki azalmanın kıvrılmış yapraklara oranla daha erken başladığı saptandı. Fotokimyasal kullanılmanın ise kıvrılması engellenmiş yapraklarda, kıvrılmış yapraklardan daha fazla azaldığı görüldü. Bu sonuçlar, C. setosa bitkisinde yaprak kıvrılmasının kuraklık stresinin oluşturduğu hasardan PS II'yi koruduğunu göstermektedir.

Abstract:
Photochemical efficiency of photosystem II of Ctenanthe setosa which is used as a model plant in this study was investigated to understand photosynthetic adaptation mechanism under drought stress causing leaf rolling. Stomatal conductance (gs), the levels of photosynthetic pigments and photosynthetic parameters were determined in leaves that had four different degree of leaf rolling (control (0 %), 20-30 %, 50-60 %, 70 % and more), opened after irrigation and mechanically opened by clamping with plastic wires at 70 % and more degree of leaf rolling. gs value, gradually decreased in adaxial and abaxial surfaces in relation to degree of leaf rolling. In addition, pigment contents decreased to 50-60 % degree of leaf rolling but reached control with further the rolling. No significant variations in quantum yield of PS II, electron transport rate (ETR) and photochemical quenching were found up to 50-60 % degree of leaf rolling while they significantly decreased at 70 % and more degree of leaf rolling. Non-photochemical quenching increased at 20-30 % degree of leaf rolling and then decreased. Steady state chlorophyll fluorescence was enhanced during all degree of leaf rolling. After irrigation, the chlorophyll fluorescence and other physiological parameters reached to approximately control (0 %), again. As for mechanically opened leaves by clamping, gs continued to decrease during drought period. The decrease in adaxial surface was lower in the rolled leaves than those of the clamped leaves during 5 days of drought. NPQ was high in the clamped leaves compared to the rolled leaves. ETR did not change in the rolled leaves but decreased in the clamped leaves. Quantum yield significantly declined on the 5th day of drought after 70 % and more degree of leaf rolling in the rolled leaves while decrease in the clamped leaves was observed on the 2nd day. qP also decreased more in the clamped leaves than in rolled leaves. In conclusion, the results indicate that leaf rolling protects PS II functionality from damage induced by drought stress.