Nitrik oksitin mısırda (Zea mays) düşük sıcaklık stresi toleransı üzerine etkisi
The effects of nitric oxide on low temperature stress tolerance in maize (Zea mays)
Yazar: NEVZAT ESİM
Danışman: PROF. DR. ÖKKEŞ ATICI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany
Dizin: Antioksidan enzimler = Antioxidant enzymes ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Nitrik oksit = Nitric oxide ; Soğuk stresi = Cold stress

Özet:
Bu araştırmada, düşük sıcaklığa hassas olan mısırın yapraklarında donma hasarı, buz nükleasyon aktivitesi, hidrojen peroksit (H2O2) ile süperoksit (O2.-) miktarı, lipid peroksidasyon seviyesi, apoplastik ve hücresel antioksidan enzimlerin (katalaz, peroksidaz ve süperoksid dismutaz) aktivitesi, nitrat redüktaz (NR) enzim aktivitesi, içsel nitrik oksit (NO) miktarı, absisik asit (ABA) hormonu seviyesi ile apoplastik ve hücresel protein profilleri üzerine düşük sıcaklık ve NO'nun etkileri araştırılmıştır. Ekim gününe göre bitki yapraklarına 10. gün 0.0, 0.1, 1 ve 100 µM sodyum nitro prussid (SNP) (bir NO vericisi) konsantrasyonları püskürtülerek uygulanmış ve bitkiler kesim günlerinden (14, 21 ve 28) 2 gün önce düşük sıcaklığa (10/7 °C) transfer edilmişlerdir. Mısır yapraklarında donma hasarı düşük sıcaklık ile tüm günlerde artmıştır. Bununla birlikte, düşük sıcaklığa maruz bırakılan yapraklarda SNP uygulamaları genellikle donma hasarını düşürmüştür. Donma hasarının azaltılmasında en etkili SNP konsantrasyonunun 100 µM olduğu bulunmuştur. Düşük sıcaklık uygulaması tüm günlerde buz nükleasyon aktivitesini düşürürken SNP uygulamaları ise aktiviteyi genelde arttırmıştır. Düşük sıcaklık H2O2 ile O2.- miktarını, lipid peroksidasyon seviyesini apoplastik ve hücresel antioksidan enzimlerin aktivitelerini, NR enzim aktivitesini, içsel NO ve ABA miktarını tüm günlerde kontrol bitkilerine oranla genelde artırmıştır. 0.1 µM' lık SNP uygulaması H2O2 ile O2.- miktarlarını ve lipid peroksidasyon seviyesini düşürmüştür. Ayrıca, antioksidan enzimler için maximum aktivitelerde aynı SNP konsantrasyonunda ölçülmüştür. Benzer şekilde, uygulama zamanına bağlı olarak, 1 ve 100 µM SNP konsantrasyonları da genelde H2O2 ile O2.- miktarlarını ve lipid peroksidasyon seviyesini düşürmüştür. Aynı zamanda, bu konsantrasyonlar antioksidan enzimlerin aktivitelerini de artırmıştır. SNP'nin üç konsantrasyonu da (0.1, 1 and 100 µM) NR enzim aktivitesini, içsel NO ve ABA miktarında tüm günler de genel de azalmalara neden olmuştur. Apolastik ve hücresel proteinlerin analizi SDS-PAGE metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hem 14 hem de 28 günlük bitkilerin apoplastik proteinleri SDS-PAGE de yeni bantlar oluşturduğu belirlenmiştir. Benzer şekilde, tüm günler de bitkilerin hücresel proteinleri SDS-PAGE de hem yeni bandlar oluşturmuş hem de mevcut bandları daha belirgin yapmıştır.

Abstract:
In this study, effects of low temperature and nitric oxide on the freezing injury, ice nucleation activity, activities of apoplastic and cellular antioxidant enzymes (catalase, peroxidase and superoxide dismutase), hydrogene peroxide (H2O2) and superoxide anion (O2.-) contents, lipid peroxidation level, nitrate reductase (NR) enzyme activity, endogenous nitric oxide (NO) amount, abscisic acid (ABA) level, apoplastic and cellular proteins profiles on the leaves of maize (Zea mays) which are sensitive to low temperature stress were investigated. According to planting day, sodium nitroprusidde (SNP) (a donor NO) concentrations of 0.0, 0.1, 1 and 100 µM were applied by spraying on the plant leaves at 10th day and plants were transferred into the low temperature (10/7 ºC) before 2 days of harvesting day (14, 21 and 28th days ). Only low temperature application increased freezing injury in the leaves of maize at all the days. Conversely, SNP application generally decreased freezing injury in the leaves exposed to low temperature. The most effective SNP concentration in decreasing of freezing injury was found to be 100 µM. All the concentrations of SNP generally increased ice nucleation activity, while low temperature application decreased ice nucleation activity at all the days. H2O2 and O2.- contents, lipid peroxidation level, apoplastic and cellular antioxidant enzymes activities, NR activity, endogenous NO amount and ABA level generally increased at all the days in the leaves exposed to low temperature compared to the controls. SNP application of 0.1 µM before low temperature decreased H2O2 and O2.- contents and lipid peroxidation level. Besides, the maximum activity for antioxidant enzymes were assayed at the same SNP concentration. Similarly, depending on application time, SNP concentrations of 1 and 100 µM generally decreased H2O2 and O2.- contents and lipid peroxidation level. At the same time, these concentrations also increased the activities of antioxidant enzymes. Three concentrations (0.1, 1 and 100 µM) of SNP generally gave rise to decreases in NR activity, endogenous NO amount and ABA level at all the days. Analysis of apoplastic and cellular proteins were performed using SDS-PAGE method. It was observed that apolastic proteins of both 14 and 28-days leaves formed new bands at SDS-PAGE. Similarly, cellular proteins of at all the days leaves both formed new bands and make available bands more apperent at SDS-PAGE.