Bor stresi altındaki buğday fidelerine dıştan uygulanan prolinin iyileştirici etkisinin araştırılması
Investigation of the ameliorating effect of exogenusly applied proline to wheat seedlings under boron stress
Yazar: AHMET GENCER YEDİYILDIZ
Danışman: PROF. DR. ASİM KADIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Botanik = Botany

Özet:
Prolinin bitkilerdeki bor stresinin olumsuz etkilerini azaltabileceği ve bitkinin antioksidan sistemini etkileyeceği hipotezini test etmek için bor stresi altındaki buğday fidelerinde dıştan prolin uygulanmasıyla su potansiyeli, membran hasarı, H2O2, içsel prolin ve fotosentetik pigment içerikleri, klorofil floresans parametreleri ve antioksidan enzim aktivitelerindeki (CAT, SOD, POD, GR) değişimler belirlenmiştir. Ayrıca prolin biyosentezinde görev alan Δ1-pirolin-5-karboksilat sentaz (P5CS) ve Δ1-pirolin-5-karboksilat-redüktaz (P5CR) enzimlerini kodlayan genlerin ifade seviyeleri incelendi ve stresle birlikte gen ifadelerinin arttığı bununla birlikte prolin uygulaması ile gen ifadelerinin azaldığı tespit edildi. Yapılan analizlerde bor stresi altında 5 mM prolin ön uygulamasının bitki su durumunu iyileştirdiği belirlendi. Bor stresi koşullarında artan membran hasarı ve H2O2 içeriğinin prolin ön uygulması yapılan fidelerde azaldığı gözlendi. Fotosistem 2 maksimum kuantum verimi, klorofil ve karotenoid seviyeleri stresle birlikte prolin ön uygulması yapılan fidelerde sadece bor uygulanan fidelere göre arttı. SOD ve CAT aktivitelerinin bor stresi koşullarında prolin ön uygulaması yapılan fidelerde uygulama yapılmayanlara göre daha yüksek, GR ve POD aktivitelerinin ise daha düşük olduğu görüldü.
   Sonuç olarak, prolin ön uygulaması yapılarak bor stresine maruz bırakılan buğday fidelerinde antioksidan sistemin uyarıldığı ve prolinin ozmotik düzenleyici ve antioksidan olarak bor stresi etkilerinin yatıştırılmasında etkili bir bileşik olduğu ve fotosentetik verimin devamlılığını sağladığı sonucuna varıldı.

Abstract:
To test the hypothesis that proline may reduce the negative effects of boron stress and affect the antioxidant system in plants, exogenous proline was applied to wheat seedlings under boron stress and the changes in water potential, membrane damage, the contents of H2O2, endogenous proline and photosynthetic pigment, chlorophyll fluorescence parameters and antioxidant enzyme activities (CAT, SOD, POD, GR) were determined. In addition, the expressions of genes coding Δ-1-pyrrole-5-carboxylate synthase (P5CS) and Δ-1-pyrrole-5-carboxylate-reductase (P5CR) enzymes involved in the proline biosynthesis were investigated. It was determined that the levels of gene expressions increased under boron stress while the expressions decreased with proline treatment under the stress. Proline pretreatment under boron stress was found to improve the plant water status. Membrane damage and H2O2 content increased in the seedlings exposed to boron stress while they decreased in proline pretreated seedlings. Photosystem 2 maximum quantum yield, chlorophyll and carotenoid levels increased in proline pretreated seedlings as compared to only boron applied seedlings. SOD and CAT activities were high in proline pretreated seedlings under boron stress conditions as compared to proline un-treted seedling, while GR and POD activities were low.
     As a result, it was concluded that the antioxidant system was stimulated in wheat seedlings exposed to boron stress by proline pretreatment and that proline is an effective compound in stabilizing the boron stress effects as an osmotic regulator and it provides the continuity of photosynthetic efficiency.