Kurşun (Pb) stresi altındaki buğday bitkilerine asparagin uygulamasının fizyolojik ve biyokimyasal etkilerinin araştırılması
Investigation of the physiological and biochemical effects of asparagine applicationon wheat plant under lead (Pb) stress
Yazar: MEHMET SÜRÜCÜ
Danışman: PROF. DR. CENGİZ KAYA
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Antioksidan aktivite = Antioxidant activity ; Asparagin = Asparagine ; Buğday = Wheat ; Kurşun = Lead

Özet:
Bu çalışma, kurşun (Pb) toksisitesine maruz kalan buğday bitkilerine yapraktan Asparagin (ASN) uygulamasının bitki fizyolojik gelişimine ve antioksidan savunma sistemine olan etkilerini incelemek amacıyla kontrolsüz sera koşullarında saksı ortamında gerçekleştirildi. Tüm serilerde sulama eşit miktarda ve aynı zamanda besin solüsyonu ile yapıldı. Kontrol bitkileri sadece besin solusyonu ile beslendi. Kurşun stresi için 0.1 mM Pb (PbCI2) olarak besin solüsyonu ile beraber uygulandı. Araştırmada 0, 10 mM, 20 mM ve 40 mM olmak üzere 4 farklı asparagin dozu kullanıldı ve ASN bitkilere yapraktan püskürtülerek uygulandı. Bitkiler 10. haftada hasat edildi ve deneme amacına yönelik gerekli analizler yapıldı. Kurşun toksisitesi buğday bitkisinin yaş ağırlığı, kuru ağırlığı ve SPAD değerlerini önemli düzeyde düşürdü. Buna karşın yapraktan ASN uygulaması buğday bitkisinin yaş ağırlığı, kuru ağırlığı ve SPAD değerlerini önemli derecede iyileştirmiştir. Pb toksisitesi bitkinin elektrolit sızıntısını (ES), hidrojen peroksit (H2O2), malondialdehid (MDA) içeriğini artırdığı belirlendi. Pb stresindeki buğday bitkilerine ASN uygulaması ile elektrolit sızıntısı (ES), hidrojen peroksit (H2O2), malondialdehid (MDA) içeriğinde, bitki yaprak ve köklerin Pb miktarında azalma gözlemlendi ve en iyi sonuçlar 40 mM ASN uygulamasında belirlendi. Kurşun toksisitesi buğday bitkilerinin antioksidan savunma sistemlerini yani süperoksit dismutaz (SOD), peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT) aktivitelerini artırmıştır. Kurşun stresine maruz kalan bitkilere ASN uygulaması ile SOD, POD ve CAT aktivitelerinde önemli artışlar oldu ve en yüksek aktivite 40 mM ASN + 0.1 mM Pb uygulamasında belirlendi. Pb toksisitesine maruz kalan buğday bitkilerinde incelenen tüm parametrelerde umut verici en iyi sonuçlar 40 mM ASN uygulamasında belirlendi. ASN'nin, stres koşullarında antioksidan savunma sistemini etkinleştirmesi Pb toksisitesine karşı toleransı yükseltmesi ve stresi azaltmasında önemli işlevi olduğu belirlendi.

Abstract:
This study was carried out under uncontrolled greenhouse conditions in a potted environment to examine the effects of foliar application of Asparagine (ASN) on wheat plants exposed to lead (Pb) toxicity on plant physiological development and antioxidant defense system. In all series, irrigation was done with equal amount of nutrient solution at the same time. Control plants were fed with nutrient solution only. It was applied with 0.1 mM Pb (as PbCl2) nutrient solution for lead stress. In the study, 4 different doses of asparagine, 0, 10 mM, 20 mM, and 40 mM, were used and ASN was applied to the plants by foliar spraying. The plants were harvested at week 10 and the necessary analyzes were made for the purpose of the experiment. Lead toxicity significantly decreased the fresh weight, dry weight and SPAD values of the wheat plant. On the other hand, foliar ASN application significantly improved the fresh weight, dry weight and SPAD values of wheat plant. It was determined that Pb toxicity increased the electrolyte leakage (ES), hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde (MDA) content of the plant. Electrolyte leakage (ES), hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde (MDA) content, Pb content of plant leaves and roots decreased with ASN application to wheat plants under Pb stress, and the best results were determined in 40 mM ASN application. Lead toxicity increased the antioxidant defense systems of wheat plants, namely superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT) activities. There were significant increases in SOD, POD and CAT activities with ASN application to plants exposed to lead stress, and the highest activity was determined in 40 Mm ASN + 0.1 mM Pb application. The best promising results in all parameters examined in wheat plants exposed to Pb toxicity were determined in the application of 40 mM ASN. It has been determined that ASN has an important function in activating the antioxidant defense system under stress conditions, increasing tolerance to Pb toxicity and reducing stress.