Krom stresine maruz kalan kolza (Brassica napus L.) fidelerinde hidrojen peroksit ön uygulamasının koruyucu rolünün araştırılması
Investigation of the protective role of hydrogen peroxide pretreatment in colza (Brassica napus L.) seedlings exposed to chromium stress
Yazar: NAGİHAN BİNGÜL
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA YILDIZ
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Heavy metal = Heavy metal

Özet:
Bu araştırmada, hidroponik olarak 1 ve 7 gün süreyle Cr(VI) stresine (50 µM potasyum dikromat) maruz bırakılan kolza (Brassica napus L. cv. Süzer) fidelerinde büyüme, Cr birikimi, fotosentetik pigment içeriği, tiyol içeriği, lipit peroksidasyonu, bazı antioksidant enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), guaiakol peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT)] aktivitesi ve metallotiyonein protein 1 geninin (BnMP1) ekspresyon seviyesi üzerine hidrojen peroksit (200 µM H2O2, 24 sa) ön uygulamasının etkisi incelenmiştir. Cr(VI) stresi kolza fidelerinin taze ve kuru ağırlıklarını önemli düzeyde azaltmıştır. Fide büyümesindeki bu azalmaya yaprak dokularındaki artan lipit peroksidasyonu ve azalan fotosentetik pigment içerikleri eşlik etmiştir. Bununla birlikte, H2O2 ön uygulaması fide büyüme parametrelerini önemli düzeyde arttırmış ve lipit peroksidasyonu seviyesinde bir azalmaya ve fotosentetik pigment içeriklerinde artışa neden olmuştur. Bununla birlikte, H2O2 ön uygulaması kolza fidelerinin toprak üstü dokularındaki Cr birikimini arttırmıştır. Cr(VI) stresi altındaki kolza fidelerinin yaprak dokularında tiyol içerikleri artmıştır. Bununla birlikte, H2O2 ön uygulaması Cr(VI) uygulamasının 7. gününde tiyol içeriklerinde ilave artışa neden olmuştur. Kolza fidelerinin yaprak dokularında Cr(VI) stresi SOD, APX, POD ve CAT gibi antioksidant enzimlerin aktivitelerinde değişimlere neden olmuştur. Cr(VI) stresi altında SOD ve POD aktiviteleri artarken, APX ve CAT aktiviteleri azalmıştır. Cr(VI) stresine maruz bırakılmış fidelerde SOD ve CAT aktivitesi H2O2 ön uygulamasından etkilenmezken, APX ve POD aktiviteleri önemli düzeyde artmıştır. Gerçek-zamanlı kantitatif PCR analizlerinde, Cr(VI) stresi altındaki fidelerde BnMP1 geninin ekspresyon seviyesi krom uygulamasının 1. gününde artarken, krom uygulamasının 7. gününde azalmıştır. Krom uygulamasının 1. gününde, H2O2 ön uygulaması yalnız Cr(VI) stresi uygulanmış fidelere göre BnMP1 ekspresyon seviyesini azaltmış; fakat bu etki önemsiz bulunmuştur. Krom uygulamasının 7. gününde, H2O2 ön uygulaması BnMP1 mRNA?sının ekspresyonundaki Cr(VI)-teşvikli azalmayı hafifletmiştir. Bu sonuçlar, dışsal H2O2 ön uygulaması muhtemelen Cr(VI) toksisitesine karşı bitkinin toleransını geliştirmektedir. Cr(VI) toleransı, H2O2 ön uygulamasına bağlı olarak artan savunma sisteminden kaynaklanabilir.
Anahtar Kelimeler: Brassica napus L., Cr(VI), H2O2 ön uygulaması, Antioksidant savunma sistemi, Metallotiyonein

Abstract:
In this research, the effects of hydrogen peroxide (200 µM H2O2 for 24 h) pretreatment on the seedling growth, Cr accumulation, photosynthetic pigment content, thiol content, lipid peroxidation, activities of some antioxidant enzymes [superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (POD) and catalase (CAT)] and expression level of metallothionein protein 1 gene (BnMP1) were investigated on hydroponically grown canola (Brassica napus L. cv. Süzer) seedlings exposed to Cr(VI) stress (50 µM potassium dichromate) for 1 and 7 days. Cr(VI) stress decreased fresh and dry weights of canola seedlings. The reductions in seedling growth were accompanied by increased lipid peroxidation and decreased photosynthetic pigment content in leaf tissues. Hydrogen peroxide pretreatment, however, significantly enhanced plant growth parameters and led to the reduction of lipid peroxidation level and enhance of photosynthetic pigments content. On the other hand, H2O2 pretreatment increased Cr accumulation in aerial parts of canola seedlings. Cr(VI) stress increased thiol content in the leaf tissues of canola seedlings. However, H2O2 pretreatment led to further enhance in the thiol content at the 7th day of Cr(VI) exposure. Cr(VI) stress caused alterations in the activities of antioxidant enzymes such as SOD, APX, POD and CAT in the leaf tissues of canola seedlings. Under Cr(VI) stress, SOD and POD activities increased, whereas APX and CAT activities decreased. The SOD and CAT activities remained unaffected due to H2O2 pretreatment, while activities of APX and POD were significantly promoted in the Cr(VI)-stressed seedlings. In real-time quantitative PCR analysis, the expression level of BnMP1 gene was increased at 1 day after treatment (DAT), whereas it was decreased at 7 DAT in Cr(VI)-stressed seedlings. At 1 DAT, pretreatment of H2O2 reduced the expression of BnMP1 mRNA compared to Cr(VI) stress alone, but this effect was not significant. At 7 DAT, H2O2 pretreatment alleviated the Cr(VI) stress-induced decrease in the expression of BnMP1 mRNA. These results suggest that exogenous H2O2 pretreatment may probably improve the tolerance of the plant to the Cr(VI) toxicity. Cr(VI) tolerance may result from an enhanced defense system depend on H2O2 pretreatment.
Anahtar Kelimeler: Brassica napus L., Cr(VI), H2O2 ön uygulaması, Antioksidant savunma sistemi, Metallotiyonein