Kobalt (Co) veya kadmiyum (Cd) stresi altındaki çilek (Fragaria × Ananassa duch.) yapraklarında eksojen molibden (Mo)'in azot metabolizması ve gen ekspresyonu üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of effects of Exogenous molybdenum (Mo) on nitrogen metabolism and gene expression in leaves of strawberry (Fragaria × Ananassa duch.) under cobalt (Co) or cadmium (Cd) stress
Yazar: FATMA NUR ALP
Danışman: PROF. DR. EVREN YILDIZTUGAY
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Toprakların ağır metal kirliliği, önemli global çevresel problemlerden birisidir. Toprakta aşırı miktarda ağır metal birikimi, hem beslenme bozukluğu hem de oksidatif stresten kaynaklanan tarımsal üretim için gittikçe artan bir problem haline gelmektedir. Molibden (Mo), bitkiler için nitrojen metabolizması enzimlerinin aktivesinde ve baklagillerde azot fiksasyonu için gerekli bir elementtir. Nitrojen metabolizmasında etkili olan nitrogenaz, ksantin oksidaz, sülfit oksidaz ve nitrat redüktaz enzimleri için kofaktör görevi görür. Bu çalışmanın amacı, kobalt (300 µM) veya kadmiyum (300 µM) stresi altındaki çilek (Fragaria × ananassa Duch.) fidelerindeki fotosentetik, biyokimyasal ve fizyolojik parametreler ile gen ekspresyonu üzerine molibden (Mo)'in (1-10 µM) etkilerini değerlendirmektir. Sonuçlar, stres koşulları altında büyüme (RGR), bağıl su içeriği (RWC), ozmotik potansiyel (MPa) ve fotosentetik parametrelerde önemli azalmalara neden olduğunu göstermiştir. Ayrıca artan Cd ve Co miktarıyla birlikte hidrojen peroksit (H2O2) ve lipid peroksidasyonu (TBARS miktarı)'nda artış gözlemlenmiştir. Kobalt veya kadmiyum stresleri altındaki çilek fidelerinde nitrojen metabolizmasına ait enzimlerin (NR, NiR, GS, GOGAT ve GDH) aktivitelerinde ve NO2, NO3 ve NH4 içeriklerinde azalmalar tespit edilmiştir. Diğer taraftan, enzimlerin biyosentezinden sorumlu genlerin (NR ve NiR) ekspresyonlarında azalmalar görülmüştür. Stresle birlikte uygulanan molibden nitrojen metabolizmasına ait enzimleri ve gen ekspresyonlarını indüklemiştir. Sonuç olarak, molibden çilek bitkisinde Cd ve Co stresleriyle azalan nitrojen metabolizmasına ait enzim aktivitelerini ve gen ekspresyonlarını artırmıştır.

Abstract:
Heavy metal pollution of soils is one of the major global environmental problems. Excessive accumulation of heavy metals in the soil is becoming an increasing problem for agricultural production resulting from both malnutrition and oxidative stress. Molybdenum (Mo) is an essential element for the activity of nitrogen metabolism enzymes for plants and for nitrogen fixation in legumes. Nitrogenase, which is effective in nitrogen metabolism, acts as a cofactor for xanthine oxidase, sulfite oxidase and nitrate reductase enzymes. The purpose of this study is to evaluate the effects of molybdenum (Mo) (1-10 µM) on photosynthetic, biochemical and physiological parameters and gene expression in strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) seedlings under cobalt (300 µM) or cadmium (300 µM) stresses. The results showed that under stress conditions it caused significant reductions in growth (RGR), relative water content (RWC), osmotic potential (MPa) and photosynthetic parameters. In addition, an increase in hydrogen peroxide (H2O2) and lipid peroxidation (TBARS amount) was observed with increasing Cd and Co amount. In strawberry seedlings under cobalt or cadmium stress, decreases in nitrogen metabolism enzymes (NR, NiR, GS, GOGAT and GDH) activities and NO2, NO3 and NH4 contents were detected. On the other hand, decreases were observed in the expression of genes (NR and NiR) responsible for the biosynthesis of these enzymes. Molybdenum applied with stress induced enzymes and gene expressions of nitrogen metabolism. As a result, molybdenum increased enzyme activities and gene expressions of nitrogen metabolism, which decreased with Cd and Co stresses in strawberry plant.