Buğdayda tuz stresi kaynaklı oksidatif hasarın yatıştırılması üzerine lipoik asitin moleküler ve biyokimyasal etkilerinin belirlenmesi
Determination of molecular and biochemical effects of lipoic acid on alleviation of salt stress-induced oxidative damage in wheat plants
Yazar: ZEYNEP GÖRÇEK
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN ERDAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Botanik = Botany

Özet:
Bu araştırmada bir vitamin benzeri bileşik olan lipoik asitin buğday (Tiritucum aestivum cv. Altindane) bitkisine eksojen uygylanması ile tuz stresine karşı iyileştirici etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla bitkiler kontrol şartlarında 11 gün süre iklim odasında büyütülmüş ve gelişimlerinin 11. günlerinde optimize edilmiş konsantrasyonlarda (1,75 mM ve 2 mM) Lipoik asit (LA) solusyonları püskürtme yolu ile uygulanmıştır. 12 saat sonra bitkilere 100 mM NaCl solusyonları verilmiş ve 14. günlerinde bitkiler hasat edilerek moleküler ve biyokimyasal parametrelerindeki değişimler incelenmiştir. Kontrol bitkilerine kıyasla tuz uygulamasının süperoksid dismutaz, askorbat peroksidaz, glutatyon reduktaz ve peroksidaz aktvitelerini önemli oranda artırmış olduğu gözlenmiştir. Fakat katalaz aktivitesinde önemli bir artış gözlenmemiştir. Doğal elekroforez ile yapılan izoenzim sonuçları bu bulguları destekler nitelikte bulunmuştur. Enzim aktivitelerinde meydana gelen bulgulara benzer olarak glutayon,  askorbik asit ve fenolik madde gibi antioksidan madde içerikleri de yalnız tuz uyuglamalarına kıyasla LA uygulamalarında artmıştır. İlaveten karbohidrat ve prolin gibi maddelerin içeriklerinde de benzer bulgular elde edilmiştir. Diğer yandan tuz stresi ile birlikte bitkide süperoksit (O2 .-) anyonu üretimi ve hidrojen peroksit (H2O2) içeriği de artmıştır.  Tuz uygulamaları ile kıyaslandığında LA uygulaması ROT içeriğini önemli derecede düşürmüş ve lipid peroksidasyon sonuçları da bu verileri destekler nitelikte bulunmuştur. ROT seviyesindeki artışın bir sonucu olarak tuz stresi ile birlikte total klorofil ve karotenoid içeriğide önemli bir şekilde azalmıştır. Bu verileri desteklemek amacıyla fotosentez için gerekli olan rubisko enziminin ekspresyonu moleküler seviyede olan western blot tekniği ile belirlenmiştir ve elde edilen veriler göstermiştir ki; tuz stresi ile birlikte Rubisko proteininin ifadesinde önemli derecede bir azalma meydana gelmiştir. Aksine LA uygulamalarında ise hem total klorofil ve karotenoid içeriklerinde hemde Rubisko proteininin ifadesinde artış gözlenmiştir. Ayrıca tuz stresine maruz kalmış bitkilerde inorganik element (Ca++, K+, Na+, Mn++, Mg++, Cu++, S, P ) içeriklerinde K+/Na+ ve Ca++/Na+ oranlarının lehine olacak şekilde olağanüstü değişimler meydana gelmiştir. Bütün bu bilgiler doğrultusunda LA uygulamasının antioksidan sistemi aktifleştirdiği, ROT miktarında düşüş sağladığı ve tuz stresine karşı tolerans oluşturabilmek için bünyesinde osmoprotektan olan prolin, protein ve şeker içeriğini artırarak buğday bitkisinin direncini artırdığı belirlenmiştir. 
Kısacası LA uygulamaları tuz stresinin zararlı etkilerini fotosentez antioksidan sistem gibi önemli metabolik süreçleri etkileyerek yatıştırmıştır.

Abstract:
In this study, it was investigated the ameliorative effects of exogenous lipoic acid (LA) a vitamin-like compound against salt stress in wheat plants. For this purpose, plants were grown at control conditions for 11 days in a growth chamber.  Then, optimal LA solutions (1,75 mM and 2 mM LA ) were sprayed to these plants. After 12 hours, the plants were exposed to 100 mM salt solution. On the 14th the plants were harvested and examined the changes in molecular and biochemical parameters. Compared to control plants, salt application increased the activities of superoxide dismutase, peroxidase, ascorbate peroxidase and glutathione reductase, where as it was not determinate remarkable change in activities of catalase. LA applications increased activities of all antioxidant enzymes in comparision to salt-stressed plant alone. The maximum increase was recorded at 1,75 mM LA-applied plants. Results of izoenzymes obtained from natural-PAGE approved the results of activities of antioxidants eznymes. As similar to antioxidant enzyme activities, LA aplications improved the level of antioxidant substances ascorbic acid, glutathione and phenolic content in wheat compared to stressed plant alone. In addition, similar changes were determined in total carbohydrate and prolin contents. On the other hand salt stres significantly increased ROT level (superoxide anion and  hydrogen peroxide). When compared to salt application, the LA pretreatments remerkably reduced increases in ROT level. The obtainaed data by lipid peroxidation was supported to this finding. As a result of increases in ROT levels, total chlorophll and carotenoid contents were significantly reduced by salt stress. To confirm this data, expression amount of Rubisco protein which is important for photosynthesis was determined by western blot tecnique at the molecular level. The obtained data exhibitied that salt application caused to remarkable decrease in expression in Rubisco protein. Where as LA treatment significantly ameliorated in inhibitions of total chlorophll and carotenoid contents and expression Rubisco enzyme. Moreover salt stres remerkably changed inorganic element contents (especially Ca++, K+, Na+, Mn++, Mg++, Cu++, S, P),  K+/Na+ ratio and Ca++/Na+ ratios, in favour of Na+.
Briefly LA application significantly ameliorated negative effect os lat stres by affecting important metabolic proceses such as antioxidant system photosynthesis etc.