Kuraklık stresi koşullarında uygulanan nitrik oksitin buğday genotiplerinin gelişimi üzerine etkisi
The effects of nitric oxide application on the growth of wheat genotypes under drought stress conditions
Yazar: MERVE KAVUNCU
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET HAMURCU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Araştırmada sulu koşullar için ıslah edilmiş olan Göksu 99 (Triticum aestivum L.) çeşidi ve kurak şartlar  için ıslah edilmiş olan Karahan 99 (T. aestivum L.) ekmeklik buğday çeşidi ile stres şartlarına dayanıklı ancak başta verim olmak üzere bazı agronomik özellikleri zayıf olmakla birlikte dane kalite özellikleri üstün olduğu için marjinal alanlarda yerel gıda üretiminde kullanılmak üzere yetiştirilmeye devam edilen ve Bolu yöresinde "Iza bulguru buğdayı" olarak adlandırılan yerel  Kaplıca (Triticum monococcum L.) buğday genotipleri kullanılmıştır. 
Farklı kuraklık tepkilerine sahip buğday genotiplerinin kuraklık stresi toleransları üzerine, nitrik oksit (NO) uygulamasının etkilerinin araştırıldığı bu çalışmada, ozmotik stres oluşturmak amacıyla 3-yapraklı evrede bulunan bitkilere Hoagland  besin solüsyonu  içinde 10 gün boyunca %15 PEG 6000 uygulanmıştır. NO dönoru olarak 100 µM sodyum nitropürisid (SNP) kullanılmıştır.
Buğday genotiplerinin kuraklık stresi tepkileri üzerine NO'in etkilerini ortaya koymak amacıyla kök ve gövdelerin boyu, yaş ve kuru ağırlıkları gibi temel büyüme parametreleri, yaprak bağıl su içeriği, prolin birikimi, iyon sızıntısı, malondialdehit (MDA), süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), peroksidaz (POX), gibi antioksidan enzim aktivitelerindeki değişimler incelenmiştir. Ayrıca, kuraklık ve NO uygulamalarına bağlı olarak, bitkilerin gövdelerindeki besin elementi durumlarında oluşan değişimler Ca, K, Mg ve Na içeriklerinin analiz edilmesiyle belirlenmiştir.
PEG 6000-teşvikli kuraklık stresine bağlı olarak buğday genotiplerinde kök ve gövde yaş ve kuru ağırlık ile gövde boyu değerlerinde azalmaların meydana geldiği ve bu azalmaların  kuraklığa duyarlı Göksu 99 genotipinde, kuraklığa toleranslı Karahan 99  ve Kaplıca genotiplerinden daha yüksek oranda olduğu belirlenmiştir. NO uygulaması büyüme parametrelerinde kuraklık stresinin neden olduğu azalmaları engellememiştir.
Kuraklık stresi nedeniyle en yüksek oranda prolin birikimi Göksu 99'da meydana  gelmiş ve prolin birikiminde oluşan artışlar üzerinde NO'in azaltıcı etkisinin bulunduğu belirlenmiştir. Kuraklık stresinin neden olduğu oksidatif  hasara bağlı lipid peroksidasyonunun bir göstergesi olan MDA içeriğinin buğday genotiplerinde artış gösterdiği ve en fazla artışın Kaplıca ve Göksu 99 genotiplerinde olduğu belirlenmiştir. 
Kuraklık stresi altında NO uygulaması sadece Kaplıca genotipinin MDA düzeyinde azalmaya  neden olmuştur. Her  üç buğday genotiplerinin elektrolit sızıntısında kuraklık stresine bağlı oluşan artışlar membranların stabilitesinin bozulduğunu ve NO uygulamasının bu artışlar üzerinde iyileştirici etkisinin bulunduğunu göstermiştir. Her üç buğday genotipinin CAT aktivitelerinde kuraklık stresine bağlı artışlar tespit edilmiş ve NO uygulamasının bu enzimlerin aktivitelerini azalttığı görülmüştür. Kaplıca genotipinde SOD enzimi kuraklık stresi altında düşük aktivite sergilemiştir. Karahan 99 ve Göksu 99 genotiplerinin ozmotik stres altında SOD ve CAT aktiviteleri artış gösterirken, POX aktivitesi ise azalmıştır.
Kuraklık stresi altında buğday genotiplerinin gövde Ca ve K içeriklerinin azaldığı, Na içeriklerinin ise arttığı, kuraklık stresi koşullarında NO uygulamasının Karahan 99 genotipinde gövde Ca düzeyinde oluşan düşüşü azalttığı görülmüştür. Çalışmada kullanılan buğday genotiplerinden PEG 6000-teşvikli ozmotik strese en yüksek toleransı Karahan 99 genotipi göstermiştir.

Abstract:
In this research, three different wheat genotypes were used; Göksu 99 (Triticum aestivum L.) was bred for aquatic conditions, Karahan 99 (T. aestivum L.) was bread wheat developed for drought conditions and Kaplıca (T. monococcum L.) a stress-tolerant local wheat genotype with some weak agronomic characteristics including yield but still being grown in marginal lands to be used for local food production and called as 'Iza bulgur wheat' in Bolu region. All three wheat genotypes at three-leaf stage were exposed to 15% PEG 6000 treatment in a Hoagland nutrient solution for 10 days to induce osmotic stress and the effect of nitric oxide (NO) treatment on drought tolerance of wheat plants were studied. Simultaneously, 100 µM sodium nitroprusside (SNP) and 100 µM 2-(4-carboxyphenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide  were applied, respectively, as a NO donor and a scavenger. Growth parameters (lengths, fresh and dry weights of shoots and roots), leaf relative water content (RWC), proline accumulation, ion leakage, malondialdehyde (MDA) content, H2O2 accumulation, •OH-scavenging activity were measured and superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), peroxidase (POX), glutathione reductase (GR) and guaiacol peroxidase (GPX) activities were assayed to reveal the effects of NO treatment on drought tolerance of wheat genotypes. Furthermore, Ca, K, Mg and Na contents in shoots were also detected.
Fresh and dry weights of shoots and roots of wheat genotypes were decreased by PEG 6000-induced drought stress and these decreases were more prominent in drought sensitive Göksu 99 than in drought tolerant wheat genotypes Karahan 99 and Kaplıca. NO treatment did not prevent the decreases in growth resulted from osmotic stress. The highest ratio of increase in proline accumulation was occurred in Göksu 99 under osmotic stress and NO treatment seemed to decrease osmotic stress-induced increases in proline accumulation. MDA content, one of the indicators of the peroxidation of lipid membranes under oxidative stress, was increased in all wheat genotypes under osmotic stress and the highest increases occurred in Kaplıca and Göksu 99 genotypes. NO treatment decreased MDA content of Kaplıca alone under osmotic stress. Increased level of ion leakage of all three wheat genotypes implied the disruption in membrane stability under osmotic stress and NO treatment alleviated this effect. H2O2 accumulation level and •OH-scavenging activity were increased by PEG 6000-induced osmotic stress and NO did not have any effect on these increments. CAT and GPX activities of all wheat genotypes were increased by osmotic stress and NO treatment reduced the activities of these enzymes. SOD, GR and APX activities were declined by osmotic stress but NO treatment enhanced APX activity. While SOD, CAT and GPX activities of Karahan 99 and Göksu showed increases, APX, GR and POX activities exhibited decreases under osmotic stress. Ca and K contents in shoots of all wheat genotypes were declined by osmotic stress, whereas Na contents were increased. NO treatment in the presence of osmotic stress increased Ca content in shoots of Karahan 99, which was otherwise decreased by osmotic stress alone.  Among the wheat genotypes, the highest level of PEG 6000-induced osmotic stress tolerance was observed in Karahan 99 genotype.