Arsenik ve kadmiyum stresi altındaki marul köklerinde dışarıdan sitidin uygulamalarının büyüme, antioksidan sistem ve reaktif oksijen türleri (ROS) akümülasyonu üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of cytidine application on the growth of lettuce roots under arsenic and cadmium stress and on the antioxidant defense system
Yazar: MERVE ÜNLÜ
Danışman: PROF. DR. EVREN YILDIZTUGAY
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany

Özet:
Ağır metal kirliliği, önemli global çevresel problemlerden biridir. Toprakta aşırı miktarda ağır metal birikmesi, oksidatif stres kaynaklı olup tarımsal üretim için tehdit edici bir hale gelmektedir. Bu durum besin zincirini olumsuz yönde etkilemekte ve insan sağlığını dahi tehdit etmektedir. Sitidin, CTP-kolinin sitidin monofosfota hidrolizi sonucu defosforilasyona uğrayarak oluşan ara ürün olan bir metabolittir. İnsan ve hayvan sağlığı için tedavi edici özelliği olan sitidin hakkında, stres altındaki bitkilerde spesifik stres iyileştirme rolüne dair açık bir açıklama yapılmamıştır. Bu sebepten ötürü sitidinin stres altındaki bitkileri iyileştirici rolünün olduğu düşünülmektedir. Bu çalışmanın amacı, arsenik (100 µM) veya kadmiyum (100 µM) stresi altındaki marul (Lactuca sativa) fidelerinin köklerinde sitidinin (100 µM, 500 µM ve 1mM) büyüme ve biyokimyasal parametreler etkilerini değerlendirmektir. Sonuçlar, stres koşulları altında büyüme (RGR) ve bağıl su içeriği (RWC) parametrelerinde azalmalara neden olduğunu göstermiştir. Ayrıca biyokimyasal analiz sonuçlarına göre lipid peroksidasyon seviyelerinde (TBARS miktarı) ve hidrojen peroksit (H2O2) içeriğinde artış gözlemlenmiştir. Arsenik veya kadmiyum stresi altındaki marul köklerinde süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), glutatyon redüktaz (GR), monodehidroaskorbat redüktaz (MDHAR), dehidroaskorbat redüktaz (DHAR) ve glutatyon (GSH) içeriklerinde azalış görülmüştür. Glutatyon-S-transferaz (GST), glutatyon peroksidaz (GPX), askorbat peroksidaz (APX), peroksidaz (POX), dehidroaskorbat (DHA), total askorbat (tAsA) ve okside glutatyon (GSSG) içeriklerinde ise artış belirlenmiştir. Sonuç olarak, sitidin uygulamalarının arsenik ve kadmiyum stresi altındaki marul köklerinde büyüme parametreleri ve antioksidan savunma sisteminin biyokimyasal analizleri oksidatif hasarın etkilerini başarılı olarak engellediğini göstermiştir.

Abstract:
Heavy metal pollution is one of the important global environmental problems. Excessive accumulation of heavy metals in the soil is caused by oxidative stress and becomes a threat to agricultural production. This situation negatively affects the food chain and even threatens human health. Cytidine is a metabolite that is an intermediate product formed by dephosphorylation of CDP-choline as a result of cytidine monophosphate hydrolysis. No clear explanation has been made regarding the specific stress healing role of cytidine, which has therapeutic properties for human and animal health, in plants under stress. For this reason, cytidine is thought to have a healing role in plants under stress. The aim of this study was to evaluate the effects of cytidine (100 µM, 500 µM and 1mM) on growth and biochemical parameters in the roots of lettuce (Lactuca sativa) seedlings under arsenic (100 µM) or cadmium (100 µM) stress. The results showed that stress conditions caused reductions in growth (RGR) and relative water content (RWC) parameters. Additionally, according to the biochemical analysis results, an increase in lipid peroxidation levels (TBARS amount) and hydrogen peroxide (H2O2) content was observed. A decrease in superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione reductase (GR), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR) and glutathione (GSH) contents was observed in lettuce roots under arsenic or cadmium stress. An increase was observed in the contents of glutathione-S-transferase (GST), glutathione peroxidase (GPX), ascorbate peroxidase (APX), peroxidase (POX), dehydroascorbate (DHA), total ascorbate (tAsA) and oxidized glutathione (GSSG). In conclusion, biochemical analyzes of growth parameters and antioxidant defense system in lettuce roots under arsenic and cadmium stress showed that cytidine applications successfully prevented the effects of oxidative damage.