Brassica napus bitkisinde tuz stresi koşullarındawarburg etkisinin incelenmesi
Investigation of warburg effectunder salt stress in Brassica napus
Yazar: TÜLAY ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. MELİKE BOR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Canlılar değişen çevre koşullarına adapte olabilmek için çeşitli savunma stratejileri geliştirmiştir. Bu açıdan değerlendirildiğinde hareketsiz yapıları ve yaşam döngüleri nedeniyle bitkiler en ilgi çekici canlı grubudur. Bitkilerde stres yanıtları ve dayanıklılık konuları üzerinde uzun yıllardır çalışılmasına rağmen daha bilinmeyen ve aydınlatılması gereken çok çeşitli mekanizmalar vardır.
Fotosentez, solunum ve fotorespirasyon gibi metabolik yolların stres koşulları altında nasıl çalıştıkları ve düzenlendikleri genel olarak bilinmektedir. Son yıllarda özellikle kanser hücrelerinde belirlenen ve mekanizması araştırılan "Warburg Etkisi" bitki hücrelerinde de tespit edilmiştir. Kısaca tanımlayacak olursak Warburg Etkisi; ortamda oksijenin bol bulunduğu koşullarda hücrelerin enerji verimi açısından daha düşük olan fermentasyonu, solunuma tercih etmeleridir. Bitkilerde Warburg etkisinin, hangi koşullarda aktive olduğu, mekanizması ve farklı metabolik yollarla nasıl etkileştiği bilinmemektedir. Bu nedenle, abiyotik stres koşullarında bitki hücrelerinde Warburg etkisinin gözlenip gözlenmediğini ve gözlenmesi durumunda bunun bitki hücreleri açısından bir avantaj sağlayıp sağlamadığını incelemeyi hedefledik. 
Tez projemiz kapsamında Brassica napus bitkilerinde tuz stresi uygulaması (100 mM NaCl) sonrasında alınan yaprak ve kök örneklerinde çeşitli fizyolojik parametrelerin yanı sıra laktat, prolin, protein miktarları, laktat dehidrogenaz (LDH), alkol dehidrogenaz (ADH) ve pürivat dekarboksilaz (PDC) enzim aktiviteleri kontrol grupları ile karşılaştırmalı olarak incelendi. Bununla birlikte, çeşitli canlı gruplarında stres koşullarında oksijen seviyelerindeki değişimle etkileştiği bilinen prolyl 4-hidroksilaz kodlayan iki genin (P4H9 ve P4H10) anlatım profillerindeki değişim belirlendi. 
Warburg etkisi ile ilişkili olarak incelediğimiz LDH, ADH ve PDC enzim aktiviteleri yaprak ve köklerde farklı seviyelerde gözlendi. Kontrol ve tuz stresi uygulanan gruplarda belirgin özellikle yapraklarda tuz stresi ile indüklendikleri belirlendi. Köklerde laktat miktarı ve LDH arasında paralellik gözlenirken, yapraklarda stres uygulamasının ilk iki örnekleme gününde LDH aktivitesi artarken laktat miktarı kontrol düzeyinin altında kaldı. Oluşan laktatın ADH ve PDC aktiviteleri ile ilişkili olarak kullanıldığını ön görebiliriz. Gen anlatımlarındaki değişim tuz stresi ile indüklenirken, kök ve yapraklarda farklı bir profil gözlendi. P4H9 köklerde, P4H10 ise yapraklarda tuz stresi ile anlatımı artış gösterdi.
Elde edilen sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde özellikle yapraklarda Warburg etkisinin stres koşullarında büyüme ve gelişmeyi desteklemek için ek bir enerji kaynağı olabileceği ön görebiliriz. Konu üzerinde daha detaylı inceleme yapılması gereklidir.
 
Anahtar Sözcükler: Kolza, Warburg, fotosentez, prolin metabolizması, tuzluluk.

Abstract:
All living things evolved different defense strategies in order to adapt to the changing environmental conditions. From this point of view, plants are the most interesting group of organisms due to their immobile life style. Although studies on stress responses and resilience in plants have been studied for many years, there are a wide variety of mechanisms that are still unknown and need to be clarified.
How photosynthesis, respiration and photorespiration functions and regulated under stress conditions is well known. However, the interaction between different pathways are still under investigation. In recent years, the "Warburg Effect", which has been determined especially in cancer cells and whose mechanism has been investigated, has also been detected in plant cells. The Warburg Effect takes place in conditions where oxygen is abundant in the environment. Under those conditions, cells prefer fermentation to respiration which is inefficent by means of energy when compared. In plants how Warburg effect is activated, its mechanism and its interaction with different metabolic pathways is unknown. Therefore, we aimed to examine whether the Warburg effect is observed in plant cells under abiotic stress conditions and if it is observed, whether it provides an advantage for plant cells.
Within this scope in our thesis project, in addition to various physiological parameters, we analysed lactate, proline, protein contents, lactate dehydrogenase (LDH), alcohol dehydrogenase (ADH) and pyruvate decarboxylase (PDC) enzyme activities were found in leaf and root samples after salt stress treatment (100 mM NaCl) in Brassica napus. activities were compared with the control groups. Differences in expression profiles of two genes encoding prolyl 4-hydroxylase (P4H9 and P4H10) which are known to interact with oxygen levels in different organisms under stress conditions. 
We examined LDH, ADH and PDC enzyme activities in relation to the Warburg effect and observed different activites in leaves and roots. It was determined that they were induced by salt stress, especially in leaves, in salt-stressed groups. There was a correlation between the content of lactate and LDH in the roots. The LDH activity increased in the first days of the stress treatment, while lactate content remained below the control levels. We can predict that increased ADH and PDC activities might be related to lower lactate levels in which lactate might be used. The expression of P4H9 and P4H10 was induced by salt stress however, a different profile was observed in roots and leaves. P4H9 in the roots and P4H10 in the leaves were increased under salt stress.
In accordance with the evaluation of the results, we can predict that the Warburg Effect, might be an additional energy source to support growth and development under stress conditions especially in the leaves. Detailed studies should be conducted about the role of Warburg Effect in plants.
        	Keywords: Rape, Warburg, photosynthesis, proline metabolism, salinity.