Mısır bitkisinde rutin ve silikon uygulamasının ozmotik stres toleransına etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of rutin and silicon application on osmotic stress tolerance in maize plant
Yazar: NAMUUN ALTANSAMBAR
Danışman: PROF. DR. ASİM KADIOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany

Özet:
Silikonun (Si), çeşitli streslere karşı bitki savunmasını iyileştirdiği gösterilmiştir. Bununla birlikte, Rutin'in (Rut) stres faktörlerindeki rolü henüz tam olarak araştırılmamıştır. Mevcut çalışma, Rut ve Si'nin hem tek başına hem de birlikte kullanımının, orta ve şiddetli ozmotik strese (polietilen glikol 6000, PEG 6000 tarafından indüklenen) maruz kalan mısır fidelerinin fizyolojik direncini nasıl iyileştirdiğini araştırmak için gerçekleştirildi. Rut ve Si'nin hem tek hem birlikte uygulanmaları ile ozmotik stres toleransının artırması amaçlandı. İlk olarak, ozmotik stres (orta: %10 ve şiddetli: %15 PEG) altındaki tolerans ve direnç potansiyellerini araştırmak için en iyi su durumunu ve en düşük membran hasarını sağlayan Rut (60 ppm) ve Si (1 mM) konsantrasyonları seçildi. Ozmotik stres altındaki mısır fidelerinde Rut ve Si'nin tek olarak ve birlikte uygulanması, tiyobarbitürik asit reaktif maddeleri, hidrojen peroksit içeriklerini düşürerek oksidatif stresi azalttı; nispi su içeriğini, ozmoprotektanları (prolin, toplam çözünür şeker, glisin-betain), askorbat, bazı antioksidan savunma ile ilgili enzim aktiviteleri (CAT, APX, GPOX) ile gen ifadelerini ise artırdı. Ayrıca şiddetli ozmotik (% 15 PEG) stres altında Rut ve Si'nin olumlu etkilerinin daha yüksek olduğu bulundu. Sonuç olarak, çalışmadan elde edilen bulgular, Rut ve Si'nin tek ve birlikte uygulanım farklı ozmotik stres altındaki mısır fidelerinde stres toleransı üzerindeki kombine etkisini ortaya koymaktadır. Bu bileşiklerin birlikte uygulanması, tarım sektörü için ürünlerin kuraklık toleransını geliştirmede faydalı olabilir.

Abstract:
Silicon (Si) has been shown to improve plant defense against a variety of stresses. However, the role of Rutin (Rut) in the stress factors is yet to be fully explored. The present study was carried out to investigate how the use of Rut and Si, both alone and in combination, improved the physiological resilience of maize seedlings exposed to moderate and severe osmotic stress exposure (induced by polyethylene glycol 6000, PEG 6000). We aimed to enhance the osmotic stress tolerance with the concurrent applications of Rut and Si. Firstly, we selected the concentration of Rut (60 ppm) and Si (1 mM) providing the best water status and the lowest membrane damage to investigate their tolerance and resistance potentials under osmotic stress (moderate: 10% and severe: 15% PEG). The alone and combined of Rut and Si treatments decreased oxidative stress by decreasing the thiobarbituric acid reactive substances and hydrogen peroxide contents and increased the relative water content, osmoprotectants (proline, total soluble sugar, glycine-betaine), ascorbate level, some antioxidant defense related enzyme activities (CAT, APX, GPOX) and their gene expressions in maize seedlings under osmotic stress. Additionaly, the improving effects of Rut and Si were more hopeful under severe osmotic stress. As a result, the findings obtained from the study exhibit the synergistic effect of combined Rut and Si on the stress tolerance in maize seedlings under different osmotic stress. Combined application of these compounds can be useful in developing drought tolerance of crops for agriculture sector.