Gossypium hirsutum format dehidrogenaz enziminin oksidatif stresle mücadeledeki rolünün araştırılması
Investigation of the role of Gossypium hirsutum format dehydrogenase enzyme in combating oxidative stress
Yazar: AKIN SUNULU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMEL ORDU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics
Dizin: Gossypium hirsutum = Gossypium hirsutum

Özet:
Besin zincirine doğrudan dahil olmayan pamuk (Gossypium hirsutum L.), ağır metalleri besin zincirinden uzaklaştırmak için, kirlenmiş topraklara ekilebilecek ticari bir ürün olarak  uygun bir adaydır. Bu nedenle, ağır metal stresini tolere edebilen doğru pamuk genotiplerinin seçebilmesi amacıyla pamuk bitkisinde ağır metal stresine karşı tepki mekanizmalarının çözümlenmesi önem taşımaktadır. Çalışmamızda bakır stresi altında yetiştirilen G. hirsutum genotipi, Erşan-92'nin ağır metal tolerans yanıtında ilk kez NAD+ bağımlı format dehidrojenaz enziminin rolü araştırılmıştır.Bitkinin yaprak ve kök dokularının stres tepkisi, FDH ve SOD (Superoksit dismutaz) enzimlerinin aktivitesinin yanı sıra H2O2 (hidrojen peroksit) ve MDA (malondialdehit) seviyelerinin ölçülmesiyle belirlenmiştir. Erşan-92'nin köklerinde ağır metal stresi ile birlikte, ROS ve lipit peroksidasyon seviyelerinin artmasının yanısıra SOD ve FDH aktivitelerinde de artış  tespit edilmiştir. Bu ölçümlerle örtüşen FDH transkript analizi, GhFDH ekspresyonunun Cu stresiyle arttığını göstermektedir. Yapraklarda 50 μM Cu varlığında FDH transkript seviyesi en yüksek seviyeye (17.88 kat artış) ulaştığı görülürken köklerde 100 μM Cu içeren ortamda 15.67 kat arttığı; 50 ve 75 μM Cu varlığındaki FDH transkripsiyon seviyesi kontrol bitkileri ile hemen hemen aynı olduğu belirlenmiştir. Erşan-92'nin köklerindeki artmış FDH ekspresyon seviyesi, kök büyümesindeki gerileme ile paraleldir. Diğer konsantrasyonlarda FDH enzim aktivitesi anlamlı bir farklılık göstermezken kök dokusunda, 100 μM Cu varlığında 6.35 kat daha yüksek ölçülmüştür. Sonuçlar FDH enziminin Erşan-92 genotipinde ağır metal stresine toleransta rol oynadığını ve bugenotipin 100 μM Cu seviyesine kadar mücadele etmeye devam ettiğini göstermektedir.

Abstract:
Cotton (Gossypium hirsutum L.), which is not directly involved in the food chain, appears to be a suitable candidate to remove heavy metals from the food chain and as a commercial crop it can be planted on contaminated soils to remove heavy metals from the food chain. Therefore, in order to select the right cotton genotypes that can tolerate heavy metal stress, it is important to analyze the reaction mechanisms against heavy metal stress in the cotton plant. In our study, the role of NAD + dependent formate dehydrogenase enzyme in the heavy metal tolerance response of  Ersan-92 which is G. hirsutum genotype grown under copper stress was investigated. The stress response of the leaf and root tissues of the plant was determined by measuring the activity of FDH and SOD (Superoxide dismutase) enzymes as well as H2O2 (hydrogen peroxide) and MDA (malondialdehyde) levels. With the heavy metal stress in the roots of Erşan-92, increased levels of ROS and lipid peroxidation as well as an increase in SOD and FDH activities were determined. The FDH transcript analysis, which coincides with these measurements, indicates that GhFDH expression  increases with Cu stress. In the presence of 50 μM Cu in the leaves, the FDH transcript level reached the highest level (17.88 fold increase), while the roots increased 15.67 fold in the medium containing 100 μM Cu; The level of FDH transcription in the presence of 50 and 75 μM Cu was determined to be almost the same as the control plants. The increased level of FDH expression in the roots of Erşan-92 is parallel to the decline in root growth. Although FDH enzyme activity was not significantly different at other concentrations, it was 6.35 times higher in the presence of 100 μM Cu in the root tissue. The results show that FDH enzyme plays a role in the tolerance of heavy metal stress in the Erşan-92 genotype and this genotype continues to fight up to 100 μM Cu.