Kuraklık stresinin C3 bitkisi Cleome spinosa ve C4 bitkisi Cleome gynandra'nın antioksidant enzim sistemi üzerine etkisi
Effect of drought stress on antioxidant defense system of Cleome spinosa (C3) and Cleome gynandra (C4)
Yazar: BARIŞ UZİLDAY
Danışman: PROF. DR. İSMAİL TÜRKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Hidrojen peroksit = Hydrogen peroxide ; Lipid peroksidasyonu = Lipid peroxidation

Özet:
C3 ve C4 bitkilerinin antioksidant sistemlerinin kuraklığa karşı oluşturdukları yanıtlar ile ilgili çalışmalar sınırlıdır. Özellikle, aynı cinse ait C3 ve C4 türlerinin ROS üretimi ve antioksidant enzim sistemlerinin karşılaştırmalı olarak analizi daha önce yapılmamıştır. Bu amaçla, Cleome cinsine ait Cleome spinosa ve Cleome gynandra türleri 5 ve 10 günlük kuraklığa maruz bırakılmış; bağıl büyüme hızı, bağıl su içeriği, ROS oluşumu (H2O2 miktarı, NADPH oksidaz (NOX) aktivitesi), antioksidant savunma sistemi (SOD, CAT, POX, APX ve GR enzimleri ile isoenzimleri), CAT ifadesi ve lipit peroksidasyonu karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Kontrol koşullarında, C. spinosa' nın SOD dışındaki antioksidant enzimlerin bazal seviyeleri C. gynandra' dan daha yüksektir. Kuraklık stresi iki türde de POX, CAT, APX, GR aktivitelerinde artışa neden olmuştur. Ayrıca, SOD aktivitesi C. gynandra' da stresle beraber az da olsa düşerken, C. spinosa' da kuraklık stresinin 5. gününde değişmemiş, 10. gününde ise artmıştır. Stresle beraber, malondialdehid (MDA) sonuçlarına paralel olarak H2O2 miktarı C. spinosa' da C. gynandra'ya göre kaydadeğer oranda artmıştır. Bu sonuçlar, C. spinosa' nın antioksidant savunma sisteminin stres koşullarında artış gösteren ROS üretimini baskılamakta yetersiz kaldığını göstermektedir. Diğer yandan, kuraklık stresi altında, C. gynandra' nın antioksidant sistemi ROS oluşumuyla başa çıkabilmektedir.

Abstract:
Differences between antioxidant responses to drought in C3 and C4 plants are rather scanty. Even, we are not aware of any research on comparative ROS formation and antioxidant enzymes in C3 and C4 species differing in carboxylation pathway of same genus which would be useful to prevent other differences in plant metabolism. With this aim, relative shoot growth rate, relative water content and osmotic potential, H2O2 content and NADPH oxidase (NOX) activity, antioxidant defense systems (SOD, CAT, POX, APX, GR enzymes and their isoenzymes) and lipid peroxidations in seedlings of Cleome spinosa (C3) and Cleome gynandra (C4) species of Cleome genus exposed to drought stress for 5 and 10 day (d) were comparatively investigated. Constitutive levels of antioxidant enzymes (except SOD) were consistently higher in C. spinosa than in C. gynandra under control conditions. Drought stress caused an increase in POX, CAT, APX and GR in both species. However, SOD activity was slightly decreased in C. gynandra while it was remained unchanged or increased on 5 and 10d of stress in C. spinosa, respectively. Parallel to results of MDA, H2O2 content was also remarkably increased in C. spinosa as compared to C. gynandra under drought stress. These results suggest that in C. spinosa, antioxidant defense system was insufficient to suppress the increasing ROS production under stress condition. On the other hand, in C. gynandra, although its induction was lower as compared to C. spinosa, antioxidant system was able to cope with ROS formation under drought stress.