Bazı abiyotik streslerin prolinle desteklenen turunçgil anacı çöğürleri üzerine morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal etkileri
Morphological, physiological and biochemical effects of some abiotic stresses on proline-supported citrus rootstocks
Yazar: ZEYNEP ÜNAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLHAMİ TOZLU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Turunçgiller cinsinin içinde yer aldığı Aurontiodeae alt familyası yaklaşık 3600 türü içeren dinamik bir bitki topluluğundan oluşmuştur. Dünyada olduğu gibi ülkemizde de en fazla yetiştirilen ve en yüksek ihracat değerine sahip meyve grubunu oluşturmaktadır. Ticari anlamda en yüksek üretim değerleri sırasıyla; portakal, mandarin, limon ve altıntop türlerine aittir. Tüm bitkiler gibi turunçgillerin de yaşamları sürecinde karşılaştıkları farklı ekolojik koşullar nedeniyle fizyolojik ve metabolik aktiviteleri etkilenebilmektedir. Bitkinin biyolojik sistem veya fonksiyonuna zarar veren, bitki büyüme ve gelişmesini olumsuz yönde etkileyen güç, durum veya madde faktörleri stres olarak tanımlanmaktadır. Stres faktörleri, orijinlerine göre değişik şekillerde sınıflandırılabilirler. Bunlar biyotik (parazit bitki, hayvan, patojen ve çeşitli antropojenik aktiviteler) ve abiyotik stres faktörleri (oksidatif stress, ağır metal, tuz, kuraklık, düşük-yüksek sıcaklık, su baskını, radyasyon, tarımsal ilaçlar) olarak isimlendirilmektedirler. Tuzluluk ve kuraklık gibi abiyotik stresler biyosferi ve onun parçaları olan ekosistemleri oluşturan canlı ve cansız tüm unsurları olumsuz etkilemekte ve tarımsal açıdan da büyük ölçüde kayıplara neden olabilmektedir. Bitki bünyesinde oluşan tuz birikimi bitkilerin fizyolojik aktivitelerini etkilemekte, verimliliklerini düşürmekte sonuçta da ürün kaybına ve kalitesinin düşmesine yol açmaktadır. Bitkilerin stresin zararlı etkilerine karşı dayanım performansları bitkinin metabolik faaliyetleri, stresin türü, maruz kalma süresi ve stresin dozuna doza bağlı olarak farklılık göstermektedir. Kuraklık ve tuzluluk gibi osmotik stresler bitki morfolojisini etkilemekte ve ortak bir savunma mekanizması olarak saçak köklerde artışa neden olabilmektedirler. Bu nedenle stresin etkisi üzerine stres türü, miktarı, bitkideki yarar-zarar eşiği ve şiddeti bitki fizyolojisi ve gelişimi açısından oldukça büyük önem arz etmektedir. Osmoregülasyonu etkileyen kuraklık stresi de yarı kurak iklimlerde çok yaygın olarak görülen, bitki büyümesi, gelişimi ve veriminde azalmaya neden olan en önemli abiyotik streslerden birisidir. Küresel ısınmanın bir sonucu olarak ortaya çıkan kuraklık stresi özellikle azalan su kaynakları nedeniyle kuraklık ve çölleşme ile sonuçlanmakta buda biosferi bozmakta ve sonuçta tarımsal verimlilik azalmaktadır. Kuraklık stresinin etkilediği ortamlarda bitkilerin tepkilerini ve savunma mekanizmalarını anlamak, bitkileri strese karşı daha toleranslı hale getirmenin önemli bir parçasıdır. Araştırmada Carrizo anacı ile kuraklık ve tuzluluk streslerinin tercihi bu streslere karşı var olan olası savunma mekanizmalarının belirlenmesi hedeflenmiştir. Bitkilerde oluşan stres etkileri dışsal bir takım uygulamalar ile azaltılabilir, dayanımı artırılabilir, ya da onarılabilmektedir. Prolin, stres koşulları altında yetişen bitkilerde birikimi en fazla olan ve basit bir kimyasal yapı ile en düşük molekül ağırlığına sahip bir amino asittir. Bitkilerin su noksanlığı, soğuk, ağır metaller, sıcaklık ve tuzluluk gibi osmotik streslere maruz kaldığı koşullarda ilk fizyolojik tepkisi olarak ortaya çıkan ve hücre içindeki vakuolde konsantrasyonunun artmasıyla strese karşı ne kadar ve hangi oranda bitkinin dayanıklı olabileceğinin bir göstergesidir. Prolinin hücre içindeki yoğunluğunun artması strese karşı bir indikatör olup, aynı zamanda da bitkinin bu strese karşı savunma mekanizmasını harekete geçiren bir dizi metabolik reaksiyonun ilk basamağını oluşturmaktadır. 
Abiyotik streslerin neden olduğu üretim kaybına karşı turunçgillerin davranış mekanizmalarının bilinmesi ve strese karşı korunma tedbirlerinin alınması üretim miktarlarının azalmasını engelleyebilecektir. Bu çalışmada, kuraklık ve tuzluluk streslerinin bireysel ve kombine etkileri, fizyolojik, morfolojik ve biyokimyasal parametreler bakımından topraksız koşullarda yetiştirilen Carrizo anacı üzerinde incelenmiştir. Bu amaçla uygulamaların etkisini net olarak ortaya konması için topraksız tarım ortamında kontrol, PEG 6000, PEG 6000 + prolin, PEG 6000 + Mikoriza, NaCl, NaCl + prolin, NaCl + mikoriza, NaCl + PEG 6000, NaCl + PEG 6000 + Mikoriza. Mikoriza uygulamaları olmak üzere 10 farklı stres ve ozmoprotektanlı kombinasyonların tuzluluk ve kuraklık stresine karşı gösterdiği tepkiler bitkinin bütün aksamlarında çalışılmıştır. Denemede üç tekerrürlü bölünen bölünmüş parseller deneme deseni kullanılmış ve her tekerrürde 5 çöğür kullanılmıştır. Değerlendirmeler, çimlenmiş ve gerçek yaprağını oluşturmuş (2-3 aylık) çöğürler ile başlamış ve 15 haftalık strese maruz bırakılmıştır. Stres sürecinde öngörülen morfolojik ve fizyolojik ölçümler yapılacak, deneme bitiminde de yine morfolojik analizler yanında kimyasal ve biyokimyasal analizler (MDA, LOX, APX, GR, SOD, POD, CAT ) yapılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda, Carrizo çöğürleri üzerine uygulanan streslerin sebep olduğu morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal tepkiler ortaya koyulmuştur. 
Sonuç olarak; Bitki büyüme ve gelişmesi üzerine incelenen parametrelerin sonuçlarında, arbusküler mikorizal fungus ile inokülasyonunun tuzlu koşullarda yetişen turunçgil çöğürlerinin büyümesini artırmıştır. Fizyolojik yaprak parametreleri sonuçlarına göre Carrizo çöğürleri üzerine mikoriza kolonizasyonunda en iyi sonuç saptanmıştır. Mikorizal kolonizasyon Cu miktarı alımını kısıtladığı sonucuna varılmıştır. Antioksidan enzimlerin (MDA, LOX, APX, GR, SOD, POD, CAT ) her biri Tuz uygulaması bulunan çöğürlerde en yüksek değeri göstermektedir. Çalışmada Prolin analizinde yapraklarda uygulamalar arası herhangi bir farkın bulunmaması stres miktarının bitki bünyesinde maksimum düzeyde bulunmasından dolayı dışsal prolin uygulamasının bitki üzerine bir etkisi olmadığı sonucunu göstermektedir. Köklerde yapılan prolin analizinde ise M uygulamasının en düşük grupta yer alması Mikorizal kolonizasyonun köklerde daha aktif rol oynamasından kaynaklandığını göstermiştir.

Abstract:
The Aurantioideae sub-family, in which citrus species are classified, consists of a dynamic plant group with approximately 3600 species. As in the world, among the all fruit groups, citrus is the highest in both amount produced and export value in our country. The highest commercial production values belong to the types of orange, mandarin, lemon and grapefruits, respectively. Like all plants, the physiological and metabolic activities of citrus fruits can be affected from different ecological conditions encountered during thei life cycle. The situations in which plant's biological system or function damaged, plant growth and development adversely affected are defined as stress. Stress factors can be classified in different ways according to their origins. These are called biotic (parasitic plant, animal, pathogen and various anthropogenic activities) and abiotic stress factors (oxidative stress, heavy metal, salt, drought, low-high temperature, water flooding, radiation, agricultural drugs). Abiotic stresses, such as salinity and drought, negatively affect all living and non-living elements that form the biosphere and its components, and can lead big losses in agricultural systems. The salt accumulation within the plant affects the physiological activity of plants, decreasing their productivity, resulting in product loss and decrease in quality. The performance of the plants against the harmful effects of stress varies depending on the metabolic activity of the plant, type of stress, duration of exposure and dose of stress. Osmotic stresses such as drought and salinity affect plant morphology and cause an increase in fibrous roots as a common defence mechanism. For this reason, stress type, amount, severity and benefit-harm threshold in plants are of great importance in terms of plant physiology and development. Drought stress affecting osmoregulation is also one of the most important abiotic stress that causes decrease in plant growth, development and yield in semi-dry climates. The drought stress is a result of global warming, especially due to decreasing water resources, leads to drought and desertification and this disrupts the biosphere and consequently decreases agricultural productivity.  Understanding the responses and defence mechanisms of plants in environments affected by drought stress is an important part of making plants more tolerant to stress. In this study, the preference of drought and salinity stress on Carrizo rootstocks is to determine its potential defence mechanisms against these stresses. Stress effects to plants can be reduced, increased, or repaired with external applications. Proline is an amino acid with the highest accumulation in plants grown under stress conditions and having the lowest molecular weight with a simple chemical structure. Increased amount of proline concentration in vacuoles and within the cell is the first physiological reaction of plants in osmotic stress conditions including; water deficiency, cold, heavy metals, temperature and salinity and it is an indicator of how much and the extent of the plant can be resistant to a given stress. The increase in the concentration of the proline in the cell is an indicator of stress, and it is also the first step in a series of metabolic reactions that trigger the plant's defence mechanism against stress.
Knowing the mechanisms of behaviour of citrus against the loss of production caused by abiotic stresses and taking measures to protect against stress may prevent the reduction of production amounts. In this study, individual and combined effects of drought and salinity stress were investigated on Carrizo rootstocks grown in soilless conditions in terms of physiological, morphological and biochemical parameters. For this purpose, 10 ten different treatments including; control, PEG 6000, peg 6000 + prolin, PEG 6000 + Mikoriza, NaCl, NaCl + PROLIN, NaCl + Mikoriza, NaCl + peg 6000, NaCl + mikoriza, NaCl + peg 6000 + mikoriza were studied on all organs of Carrizo seedlings grown in the soilless media. In the experiment, split parcel design with three replication each of which contains five seedlings were used. The experiment were carried on 2-3 months old real leaf formed seedlings that were subjected to 15 weeks of stress. While planned morpho-physiological analyses were carried during the assaying period, chemical and biochemical analyses (MDA, LOX, APX, GR, SOD, POD, CAT ) were performed at the end of the trial. 
In summary; as a result of the parameters examined on plant growth and development, inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi increased the growth of citrus seedlings grown in saline environment. According to the results of physiological leaf parameters, the best results were found in mycorrhizal colonization on Carrizo seedlings. Mycorrhizal colonization was found to limit the intake of Cu. Each of the antioxidant enzymes (MDA, LOX, APX, GR, SOD, POD, CAT) shows the highest value in seedlings with salt application. In the study, it was concluded that there was no effect of exogenous proline application on the plant due to the fact that there was no difference leaf prolin levels among the treatments. In the roots, on the other hand, the lowest proline level found in the roots of M treatment suggested that mycorrhizal colonization was probably reduced the effect of stress that stimulates the proline production in the roots.