In vıtro ortamda yetiştirilen buğdayın mikroyapısal analizlerinin spektroskopik ve mikroskobik yöntemlerle incelenmesi
Investigation of microstructural analyses of wheat grown in in vitro condition by spectroscopic and microscopic methods
Yazar: MERVE SİRKECİ
Danışman: DOÇ. DR. FEYZA GÜZELÇİMEN ; DOÇ. DR. AYŞE ŞEN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, doku kültürü ortamında (in-vitro şartlarda) farklı konsantrasyonlarda tuz stres etmenine maruz bırakılarak yetiştirilen Selimiye çeşidine ait dört haftalık buğday fidelerinin mikroyapılarındaki değişimlerin biyokimyasal, spektroskopik ve mikroskopik yöntemlerle incelenmesi amaçlanmıştır. 
Buğday (Triticum aestivum L.), sistematik açıdan Poaceae ailesinin bir üyesidir ve dünya çapında en önemli üçüncü tahıl bitkisidir. Dünya nüfusunun yaklaşık %35'inin temel besin kaynağıdır ve kalori ile protein ihtiyacının %20'sini karşılamaktadır.
Bitkiden yüksek verim elde edebilmek için, optimum çevre isteklerini karşılaması gerekmektedir. Optimum isteklerde meydana gelen her türlü sapma, bitkide strese neden olur. Stres bitkinin metabolizmasını etkilemektedir, büyüme ve gelişmesini engelleyebilir; sonuçta ürün ve verim kaybı oluşabilmektedir. Tuzluluk, bitkilerin gelişimini ve ürün verimliliğini etkileyen en önemli abiyotik stres etmenlerinden biridir. Hem karasal hem de sulanan alanların tuz stresöründen büyük ölçüde etkilendiğinin gösterildiği çok sayıda bilimsel çalışma mevcuttur. Bu sayede tuzluluk stres etmeninin bitki üzerine etkilerini değerlendirmeye yönelik güncel çalışmalar artmaktadır. Bir stres etmeninin bitkiye etkilerinin incelenebilmesi sürecinde, homojen konsantrasyonlarda ve kontrollü koşullarda uygulanmasına olanak sağlayan in-vitro ortamların yaratılması da önemlidir.
Selimiye çeşidine ait buğday tohumlarının olgun embriyoları MS besiyeri içeren doku kültürü ortamlarında, tuz içermeyen bir (1) kontrol grubu ve farklı konsantrasyonlarda (50 mM, 100 mM, 150 mM, 200 mM NaCl) tuz içeren dört (4) grup olarak yetiştirilmiştir. İlk aşamada; uygulanan tuz stresörünün bitki örneklerine verdiği zararlanmaların tespitinde biyoindikatör olarak sıklıkla kullanılan malondialdehit (MDA), klorofil ve karotenoid değerlerinin ölçümünde UV-Görünür Bölge Spektroskopi tekniğine dayanan biyokimyasal yöntemler kullanıldı. İkinci aşamada; Raman Spektroskopisi (RS) ve Taramalı Akustik Mikroskopisi (TAM) yöntemleri uygulanarak, tuzluluk stres etmeninin yetiştirilen buğdayların yaprak örneklerinin mikroyapısı üzerindeki etkilerinin ortaya konması amaçlanmıştır.
İncelenen örneklerin 200-2200 cm^(-1) dalga sayısı aralığında Raman spektrumları elde edilmiştir ve titreşim bandları atanmıştır. Bandlara atfedilen titreşim modlarının şiddetlerinin değişimi analiz edilmiştir.
İncelenen örneklerin yüzey morfolojisini bozmadan ve herhangi bir ön hazırlık yapılmadan iki boyutlu yüzey akustik görüntüleri TAM tekniği ile haritalanmış ve ortalama akustik empedans değerleri hesaplanmıştır. Buğdayların yumuşak ve sert dokularının mikroyapısındaki hastalıklara/zararlanmalara bağlı olarak yüzey mikrosertliğinde, elastikiyetinde değişimler tespit edilmiştir. 
Bu tez çalışmasının amacı doğrultusunda; uygulanan tuzluluk stres etmeninin buğday örneklerinde yarattığı etkilerin tespitinde Raman ve TAM tekniklerinin günümüzde sıklıkla kullanılan biyokimyasal tekniklere göre daha hızlı, insan gücü gereksinimini ve zaman kaybının daha az olduğu stresör tayin yöntemleri olarak kullanılabilirliği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this thesis, it was aimed to investigate the changes in the microstructure of of the four-week-old wheat seedlings of Selimiye variety grown in tissue culture medium (in-vitro conditions) by exposing to different concentrations of salt stress factor by biochemical, spectroscopic and microscopic methods.
Wheat (Triticum aestivum L.) is systematically a member of the Poaceae family and is the third most important cereal crop worldwide. It is the main food source of approximately 35% of the world's population as well as meets 20% of the calorie and protein needs. In addition, wheat constitutes a large part of the grain production in Turkey.
In order to obtain high yield from the plant, it must meet the optimal environmental demands. Any deviation from optimal demands causes stress in the plant. A stress impacts the plant metabolism, it can prevent its growth and development; then, product and yield loss may occur. Salinity is one of the major abiotic stress factors affecting growth and crop productivity of plants. There are many scientific studies showing that both terrestrial and irrigated areas are greatly affected by salt stressor. Therefore, the current studies to evaluate the effects of salt stressor on plants are increasing. In the process of examining the effects of a stress factor on the plant, it is also important to create in-vitro environments that allow it to be applied in homogeneous concentrations and under controlled conditions.
Selimiye wheats were grown in tissue culture environments containing MS (Murashige and Skoog) media as one (1) control group without salt and four (4) groups under different salt concentrations (50 mM, 100 mM, 150 mM, 200 mM NaCl). In the first step, biochemical methods based on UV-Visible Spectroscopy technique were used in the measurement of malondialdehyde (MDA), chlorophyll and carotenoid values, which are frequently used as bioindicators in the determination of the damage caused by the applied salt stressor to the plant samples. In the second step, the effects of salt stress factor on the microstructure of leaf samples of grown wheats were aimed to be revealed by performing Raman Spectroscopy (RS) and Scanning Acoustic Microscopy (SAM).
Raman spectra of the samples examined have been obtained in the wavenumber range of 200−2200 cm−1 and vibrational bands have been assigned. The variation of the intensities of vibration modes attributed to each band has been analyzed.
Two-dimensional surface acoustic images of the investigated samples without disturbing the surface morphology and without any preliminary preparation have been mapped by SAM technique, and the average acoustic impedance values have been calculated. Changes in surface microhardness, elasticity have been determined depending on diseases/damages in microstructure of soft and hard tissues of wheats.
In line with the purpose of this thesis study; in the determination of the effects of applied salt stressor on wheat samples, it has been demonstrated that Raman and TAM techniques can be used as stressor determination methods that are faster as well as less manpower requirement and time loss compared to the biochemical techniques that are frequently used today.