Selenyumun Arabidopsis thaliana' nın fotosentez ve antioksidan savunma sistemi üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of Selenium Effects on Arabidopsis thaliana' s Photosynthesis and Antioxidant Defence System
Yazar: GÖNÜL DÜNDAR
Danışman: PROF. DR. İSMAİL TÜRKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bitkiler soğuk, kuraklık, aşırı ışık, su, tuz ve ağır metaller gibi çeşitli abiyotik stres koşullarına morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler olmak üzere çeşitli adaptasyon mekanizmaları geliştirerek dayanıklılık göstermeye ve bu stresi savuşturmaya çalışmaktadır. Yapılan birçok çalışmada, reaktif oksijen türlerinin (ROS) regülasyonu ve antioksidanlar, ağır metallerin (HM) alımı ve translokasyonu, ağır metal türlerindeki değişiklikler ve sonucunda hücre membranı ve kloroplast yapısının yeniden inşası, fotosentetik sistemin onarılması gibi çeşitli mekanizmalarda Selenyum' un rol oynadığı işaret edilmiştir. Ancak optimal dozun ayarlanması, etkinin pozitif veya negatif yönde olması açısından büyük önem teşkil eder.
            Selenyumun düşük konsantrasyonlarda bitki büyümesini teşvik ederken, yüksek konsantrasyonlarda pro-oksidan olarak davranır ve bitkide oksidatif hasara sebep olur. Bu bilgiler ışığında Selenyumun Arabidopsis thaliana' nın fotosentez ve antioksidan savunma sistemi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Materyal olarak yabani tür Arabidopsis thaliana Col. kullanılmıştır. Sterilizasyonu gerçekleştirilen tohumlar hidroponik kültür ortamına ekilmiştir. On iki günlük bitkilere selenat ve selenit uygulanmasının ardından bitkilerin hasatı gerçekleştirilmiştir. Hasat edilen bitkilerin sürgünlerindeki ROS (H2O2 ve O2•−) miktarları belirlenmiştir. Ayrıca antioksidan enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), peroksidaz (POX), askorbat peroksidaz (APX) ve glutatyon redüktaz (GR)] aktiviteleri spektrofotometrik yöntemlerle belirlenmiş, ayrıca CO2 asimilasyonu, PSI- PSII etkinliği tayinleri gerçekleştirilmiştir. Selenyum uygulanan Arabidopsis thaliana Col. bitkilerinin SOD, CAT, POX ve APX antioksidant enzim aktivilerinin farklı dozajlardaki selenat ve selenit uygulamasıyla belirgin oranda değiştiği belirlenmiştir. Benzer etki her grubunun hücre membran lipidlerindeki peroksidasyonda da gözlenmiştir. Bu çalışmayla selenyuma maruz bırakılan bitkilerin fotosentez mekanizmasında sebep olduğu değişimler ve ROS seviyeleri ve antioksidan savunma sistemi üzerine selenyumun etkileri ortaya konmuştur.

Abstract:
Plants exhibit various adaptation mechanisms in morphological, physiological, biochemical and molecular levels to cope with abiotic stress conditions such as cold, drought, excessive light, water, salt and heavy metals. In several studies it was indicated that Se plays roles in the reactive oksigen species (ROS) and antioxidants regulation, uptake and translocation of heavy metals, changing the heavy metal species which result in reconstruction of cell membrane and chloroplast structure and maintenance of photosynthetic system. However it is important to determine the optimum Se dosage because it can affect plants both positively and negatively in a dosage dependent manner.
Whilst Se promotes the plant growth at low concentrations, at high concentrations it acts as a pro-oxidant and can cause oxidative damage to the plant. In light of this knowledge, effects of selenium on antioxidant defense system and photosynthesis was investigated in Arabidopsis thaliana. Wild type Arabidopsis thaliana Col. seeds were surface sterilized and were grown under hydroponic conditions. 15-day-old seedlings are treated with selenate and selenite for seven days and they were harvested. The amount of ROS (H2O2 ve O2•−) was assayed from harvested plants. Further, antioxidant enzymes (superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POX), ascorbat peroxidase (APX) ve glutathione reductase (GR)) activity and CO2 asimilation, PSI- PSII efficiency assays were carried out. Selenate and selenite treated Arabidopsis thaliana Col. plants exhibited different SOD, CAT, POX and APX antioxidant activity in the different dosages. Similar effects also observed on the cell membrane lipid peroxidation in all groups. To sum up, in this thesis the effects of selenium on photosynthesis mechanism and antioxidant defense system was performed.