Bakır stresi ve brassinosteroidlerin ayçiçeği (Helianthus annuus L.) üzerine etkileri

Abstract

Bu tez çalışmasında ayçiçeğine (Helianthus annuus L.) ait tohumlar, 48 saat ve 72 saat boyunca bakır, Homobrassinostreoid (HBR) hormonu ve bakır + HBR hormonu uygulamaları altında çimlendirilerek elde edilen köklerin morfolojik, fizyolojik ve moleküler analizleri gerçekleştirildi. Çalışma, hem 48 saatlik hem de 72 saatlik analiz için kontrol (sadece dH2O), bakır (30 µM ve 40 µM ), HBR (2 µM) ve bakır + HBR (30 µM bakır + 2 µM HBR, 40 µM bakır + 2 µM HBR) olmak üzere farklı deney grupları üzerinden yürütüldü. 48 saat ve 72 saat sonunda ayrı ayrı olmak üzere çimlenen ayçiçeği tohumlarının primer kök uzunlukları ölçüldü. Bakır uygulamasının primer kök gelişimini, hem 48 saat hem de 72 saat sonunda kontrole göre belirgin şekilde olumsuz etkilediği gözlendi. Buna karşın HBR uygulamasının hem 48 saatte hem de 72 saat sonunda bakır stresinin olumsuz etkilerini düzelttiği görüldü. 72 saat boyunca çimlendirilen örneklerden protein izolasyonu yapılarak, örneklerin total protein miktarları belirlendi. Kontrol (4.28 ± 3.85) ile karşılaştırıldığında 30 µM bakır uygulanmış köklerde protein miktarının azaldığı (3.94 ± 3.44); 40 µM bakır stresinde çimlendirilen köklerde ise arttığı belirlendi (4.86 ± 5.3). Bakır + HBR uygulanan örneklerde ise, sadece bakır uygulanan ile karşılaştırıldığında, HBR uygulamasının protein miktarını arttırdığı tespit edildi.Bakır ve hormon uygulamasının antioksidan enzim aktiviteleri üzerine etkilerini incelemek amacı ile katalaz enzimi (CAT) aktivitesi tayin edildi.CAT enzim aktivitesinin sonuçları değerlendirildiğinde, kontrolle karşılaştırıldığında (0.16 ± 0.23 ), HBR uygulamasının enzim aktivitesini arttırdığı (30 µM bakır + 2 µM HBR için 0.39 ± 0.65; 40 µM bakır + 2 µM HBR için 0.22 ± 0.33 ve yalnızca 2 µM HBR için 0.21 ± 0.64) bununla birlikte yalnızca bakır uygulamalarının ise belirgin şekilde enzim aktivitesini azalttığı görüldü (30 µM bakır için 0.03 ± 0.02; 40 µM bakır için 0.08 ± 0.12).Bakır ve HBR'nin ayçiçeği tohumu üzerine fizyolojik açıdan ortaya konulan etkileri, CAT enzim genlerinin anlatım profillerinin revers transkriptaz polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) yapılarak incelenmesi ile moleküler açıdan desteklendi. 72 saatlik örneklerden öncelikle RNA izolasyonu yapıldı ve bu izolatlardan RT-PCR'a kalıp olacak cDNA'lar oluşturuldu. CAT geni anlatımında ise örnekler arasında belirgin bir fark gözlenmedi.Günümüzde ekilebilir arazilerin ağır metal kontaminasyonu nedeni ile giderek verimliliği azalmış ve gıda sağlığı tehdit altına girmiştir. Tez çalışması sonuçları doğrultusunda, HBR'nin ağır metallerin bitkiler üzerindeki olumsuz etkisini gidererek zirai uygulamalara pozitif bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

In this thesis study; morphological, physiological and molecular analyzes were performed on sunflower (Helianthus annuus L.) seeds which were germinated under copper, homobrassinosteroid (HBR) and copper + HBR for 48 and 72 hours. Study was carried out on different experimental groups including control (just dH2O), copper (30 µM and 40 µM ), HBR (2 µM) and copper + HBR (30 µM copper + 2 µM HBR, 40 µM copper + 2 µM HBR) for both 48 and 72 hours. At the end of 48 and 72 hour germination period, primary root lenghts of sunflowers were measured individually. It was found that copper application adversely affected root growth for both 48 and 72 hour treatments. In contrast, it was found that HBR application corrected the effects of copper stress at 48h and 72h, both (2 ± 0.38 for 30 µM + 2 µM HBR).For physiological studies protein isolation was performed and protein amount of samples were determined. When the results were compared with the control group, it was determined that protein content of 30 µM copper stress-applied root lenghts decreased while it was increased at 40 µM copper stress. For the copper + HBR treatment, it was found that HBR application increased the protein content when it was compared with copper treated samples. Catalase (CAT) enzyme activity was determined to examine the effects of copper and hormone application on antioxidant enzyme activities. When CAT enzyme activity results were evaluated, compared with the control (0.16 ± 0.23), it was seen that HBR application increased the enzyme activity (0.39 ± 0.65 for 30 µM copper + 2 µM HBR; 0.22 ± 0.33 for 40 µM copper + 2 µM HBR and 0.21 ± 0.64 for just 2 µM HBR); however, sole copper applications found todecrease the enzyme activity significantly (0.03 ± 0.02 for 30 µM copper; 0.08 ± 0.12 for 40 µM copper application).Physiologically disclosed effects of copper and HBRs on sunflower seeds have been supported with molecular studies in terms of examining CAT gene expression profile by RT-PCR. Firstly, RNA isolation from 72 hours-germinated samples was performed and these isolates were used as template cDNAs for RT-PCR. It was observed that CAT gene expression was the same for all examples.Nowadays fertility of arable lands have been decreased due to heavy metal contamination and food safety has become under threat. These results indicate a positive role for HBR in reducing copper pollutant residues for agricultural applications.