In vıtro şartlarda Garnem ve Myrobolan 29C anaçlarının kurak stresine karşı tepkilerinin belirlenmesi
Determination of Garnem and Myrobolan 29C rootstocks reactions against drought stress in vitro conditions
Yazar: MUZAFFER İPEK
Danışman: PROF. DR. LÜTFİ PIRLAK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Antioksidan enzimler = Antioxidant enzymes ; Klon anaç = Clon rootstock ; Kuraklık stresi = Drought stress

Özet:
Bu çalışma ile in vitro şartlarda Garnem ve Myrobolan 29C anaçlarının farklı dozlardaki PEG (Polyethylene Glycol) içeren büyüme ortamlarında kuraklığa karşı morfolojik ve biyokimyasal tepkileri incelenmiştir. Çalışmada 3 farklı kuraklık seviyesi (-0.5MPa, -1.0MPa ve -1.5MPa) uygulanmıştır. Bitkilerde ölçümlerin yapılması ve yaprak örneklerinin alınması çalışmanın 0, 3, 5, 7, 9, 11, 13 ve 15. günlerinde gerçekleştirilmiştir. Myrobolan 29C anacının bitki boyunda en yüksek artış, kontrol grubuna ait bitkilerde (%4,04), en az artış ise -1,5MPa kuraklık stresinde (%1,98) meydana gelmiştir. Benzer sonuç Garnem anacında da elde edilmiş olup, en yüksek artış kontrol grubuna ait bitkilerde (%25,31) en az artış da -1,5MPa kuraklık stresinden (%3,88) meydana gelmiştir. Yaprakların membran geçirgenliği bakımından, Myrobolan 29C anacında en yüksek değer (%97,92) -1,5MPa, Garnem anacında da en yüksek membran geçirgenliği %97,43 ile -1,5MPa uygulamasından elde edilmiştir. Myrobolan 29C anacında yapılan protein analizlerinde tüm kuraklık uygulamalarında 3.güne kadar bir artış söz konusu olurken, bu zamandan itibaren çalışma sonuna kadar azalışlar olmuştur. Garnem anacında yapılan protein analizlerinde tüm uygulamalarda ilerleyen kuraklık döneminde protein miktarında azalışlar görülmüştür. Myrobolan 29C anacında -0,5MPa ve -1,0MPa uygulamalarında prolin miktarında 13.gün sonuna kadar bir artış olurken, -1,5MPa uygulamasında ise 9.günden sonra prolin miktarında azalmanın olduğu görülmektedir. Garnem anacında ise tüm uygulamalarda prolin miktarında artış meydana gelmiştir. Yapılan enzim analizleri sonuçlarına göre Myrobolan 29C anacında süperoksit dismutaz (SOD) enzim aktivitesin uygulamalarda 9.güne kadar artış gösterdiği, ancak devam eden süreçte aktivitenin azaldığı belirlenirken; Garnem anacında ise uygulamaların 13.gününe kadar enzim aktivitesinin artış gösterdiği, sonrasında ise azalmaların olduğu belirlenmiştir. Katalaz (KAT) enzim aktivitesi, Myrobolan 29C anacında belirli bir güne kadar artış göstermiş olsa da, devam eden süreçte azalmalar söz konusu olmuştur. Garnem anacında ise KAT enzim aktivitesi çalışma süresince artış göstermiştir. Myrobolan 29C anacında peroksidaz (POD) enzim aktivitesi 11.güne kadar artış gösterirken, 11.günden sonra azaldığı görülmüştür. Buna karşın Garnem anacında ise POD enzim aktivitesi çalışma sonuna kadar artış göstermiştir. En yüksek glutatyon redüktaz (GR) enzim aktivitesi her iki anaçta da -1,5MPa'dan elde edilmiştir. Myrobolan 29C anacında en yüksek askorbat peroksidaz (APX) enzim aktivitesi 9. günde 60,98µmolg-1TA ile -1,5MPa uygulamasından elde edilirken, Garnem anacında ise en yüksek değer benzer şekilde -1,5MPa uygulamasından (34,61µmolg-1TA) elde edilmiştir. En yüksek malondialdehit (MDA) miktarı Myrobolan 29C'de -1,0MPa (0,786nmolml-1) uygulamasından elde edilirken, Garnem anacında ise -1,0MPa'dan (0,158nmolml-1) elde edilmiştir. Myrobolan 29C anacında hidrojen peroksit (H2O2) miktarında artışın olduğu gözlemlenirken, en fazla artış %66,27 ile -1,5MPa'dan elde edilmiştir. Benzer uygulama Garnem anacında da, en fazla H2O2 miktarına sahip olmuştur. Myrobolan 29C anacında askorbik asit (AsA) miktarındaki en az değişim kontrol grubuna ait bitkilerde (%47,33) olurken, en fazla değişim -1,0MPa kuraklık stresinde (%193,27) meydana gelmiştir. Garnem anacına ait bitkilerde ise en az değişim kontrol grubuna ait bitkilerde, en fazla değişim ise -1,0MPa kuraklık stresinde meydana gelmiştir. Myrobolan 29C anacında makro besin elementlerinden kalsiyum, potasyum, fosfor ve magnezyum miktarları tüm kuraklık uygulamalarında azalışlar göstermiştir. Ancak -1,0MPa kuraklık uygulamasında sodyum ve kükürt miktarları diğer uygulamalara göre daha yüksek bir değere sahip olmuştur. Mikro besin elementi içerikleri incelendiğinde bor, bakır, demir, mangan ve çinko içerikleri kontrol grubuna kıyasla kuraklık uygulamalarında daha düşük değerlere sahip olmuşlardır. Garnem anacında makro elementlerden kalsiyum, potasyum, sodyum, fosfor ve magnezyum miktarlarında azalmalar tespit edilirken, kuraklık uygulamalarının tümünde kükürt miktarı kontrol grubuna göre daha yüksek değere sahip olmuştur. Mikro besin elementi içerikleri incelendiğinde bor, bakır, demir, mangan ve çinko içerikleri tüm kuraklık uygulamalarının değerleri kontrol grubuna göre daha düşük olduğu belirlenmiştir.
Sonuç olarak Garnem anacının kuraklık stresine Myrobolan 29C anacına göre daha dayanıklı olduğu belirlenmiştir. Kuraklık stresinin artmasıyla bitkilerin morfolojik gelişimleri ve biyokimyasal içerikleri olumsuz yönde etkilenmiştir.

Abstract:
We investigated the morphological and biochemical responses of the Garnem and Myrobolan 29C rootstocks to drought stress. Three polyethylene glycol (PEG) levels (-0.5MPa, -1.0MPa, -1.5MPa) were used to model drought stress. Morphological characteristics were measured and leaf samples collected at 0, 3, 5, 7, 9, 11, 13, and 15 days. In Myrobolan 29C, the highest plant height growth rate was obtained by control (4.04%), while the lowest growth was observed in the -1.5MPa group (1.98%); similar results were observed in the Garnem rootstock control (25.31%) and -1.5MPa (3.88%) groups. Leaf membrane permeability was highest after -1.5MPa treatment for both the Myrobolan 29C (97.92%) and Garnem (97.43%) rootstocks. In Myrobolan 29C, the total protein levels decreased in all drought applications to the end of the study, after which the total protein levels increased until 3 days post-stress; total protein levels decreased during drought and did not recover in the Garnem rootstock. In Myrobolan 29C, the proline content decreased the -0.5MPa and -1.0MPa groups until day 13, but the proline content decreased after day 9 in the -1.5MPa group; in Garnem, the proline content increased until the end of the study. Superoxide dismutase (SOD) enzyme activity increased in Myrobolan 29C after 9 days of treatment and in Garnem after 13 days of treatment; SOD activity decreased afterward. Catalase (CAT) activity started to decrease on day 9 for Myrobolan 29C, though it increased on day 7 for all 3 treatments. CAT activity increased in Garnem across the study. Peroxidase activity decreased in Myrobolan 29C until day 11, after which it decreased; peroxidase activity increased in Garnem. Glutathione reductase (GR) and ascorbate peroxidase (APX) activities were highest in Myrobolan 29C and Garnem rootstocks treated with -1.5MPa culture media. The highest levels of malondialdehit (MDA) enzyme activity were obtained from the -1.0MPa culture medium for both Myrobolan 29C and Garnem; their enzyme activity levels were 0.786 nmol ml-1 and 0.158 nmol ml-1, respectively. The -1.5MPa treatment induced the highest levels of hydrogen peroxidase in Myrobolan 29C (66.27%) and Garnem (86.52%). Ascorbic acid (AsA) content changed the least in control plants (47.33%) and the most in the Myrobolan 29C (193.27%) and Garnem rootstocks treated with -1.0 MPa. Garnem rootstock showed similar results with Myrobolan 29C on changing of AsA content. When calcium, potassium, bhosphorus and magnesium content increased in all drought treatments, sodium and sulphur content had more than other macro elements on -1,0MPa group; in Myrobolan 29C. Micro element contents (boron, copper, iron, manganese and zinc) in all drought stress applications had lower than control; in Myrobolan 29C. While calcium, potassium, sodium, bhosphorus and magnesium content were decreased by all drought applications, sulphur content had more than control in all drought applications; in Garnem. According to the micro element contents, boron, copper, iron, manganese and zinc content had lesser than control in all drought treatments. 
As a result of, it was determined that Garnem rootstock had more tolerant to drought than Myrobolan 29C. While drought stress level was increasing, morphological development and biochemical content of plants were affected negatively.