Bakır (Cu) uygulanmış mısır (Zea mays L.) fidelerindeki antioksidan aktivitelerin fizyolojik ve anatomik yönden incelenmesi

Abstract

Bu çalısmada, mısır (Zea mays L., cv., Rx770) bitkisinin farklı kısımlarındaki bakır birikimi ve bununfizyolojik, biyokimyasal, antioksidan yanıtlara olan çesitli etkileri ile morfolojik ve anatomikdegisimleri incelenmistir. Tohumlar kontrol ve 50, 100, 250, 500, 1000, 1500 ?M CuSO4.5H2Oçözeltilerinde 25 oC da karanlık ve aydınlık kosullarda çimlendirilmistir. 50 ve 100 ?M Cuuygulamalarının tohum çimlenmesi üzerinde önemli etkilere sahip olmazken; 250 ?M ve daha yüksekkonsantrasyonların çimlenme oranlarında indirgenmeye neden oldugu kaydedilmistir. Diger deneyleriçin, tohumlar perlit içeren plastik kaplarda 25 oC sıcaklık, 16 saat aydınlık 8 saat karanlık kosullardayetistirildikten sonra 8 günlük fideler hidroponik kültüre aktarılmıs ve 7 gün boyunca aynı Cuserilerine maruz bırakılmıstır. 15 günlük bitkiler, üçüncü yapragın açılma evresinde, hasat edilerekfizyolojik, biyokimyasal ve anatomik analizleri yapılmıstır. Cu iyonlarının mısır fidelerininköklerinde, gövde ve yapraklarından daha fazla birikim gösterdigi ve önemli bazı metabolik islevleriengelleyerek bitkilerin büyüme ve gelismesini yavaslattıgı belirlenmistir. Bitkiler Cu'a baglı oksidanstrese karsı enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidan sistemlerinde degisiklikler yaparak yanıtolusturmuslardır. Yüksek Cu konsantrasyonlarında, H2O2'in artısına AsA, GSH içerigi ile CAT, APXaktivitelerindeki azalmalar eslik ederken; bunun aksine, DHA, GSSG içerikleri ile SOD, GuPX ve GRaktivitelerinde ilerleyen artıslar oldugu kaydedilmistir. Anatomik olarak, 50 ?M Cu da önemlihücresel zararlar görülmezken; yüksek Cu konsantrasyonlarının membranlarda bozulmalara, plazmamembranının hücre çeperinden ayrılmasına, hücrelerde vakuollesmeye neden olmustur. Sonuç olarak,bu arastırma mısır bitkisinin yüksek konsantrasyonlarda Cu biriktirdigini ve Cu'a baglı oksidan stresietkili bir antioksidan savunma sistemi ile tolare ettigini ileri sürmektedir.

In this study, accumulation of copper and its various effects on physiological, biochemical,antioxidative responses and morphological and anatomical changes were investigated in different partsof maize (Zea mays L., cv., Rx770) plants. Seeds were germinated in control and 50, 100, 250, 500,1000, 1500 ?M CuSO4.5H2O solutions at 25 oC in dark and light conditions. It was recorded that 50and 100 ?M Cu treatments had no marked effect on seed germination while 250 ?M and higherconcentrations caused reduction of germination rates. For the other experiments, seeds were grown at25 oC temperature, 16 h light 8 h dark photoperiod conditions in plastic pots containing perlite and 8days old seedlings were then transferred to hydroponic culture and exposed to the same Cu series for 7days. 15 days old plants, at the stage of third leaf opening, were harvested and physiological,biochemical and anatomical analysis were done. Cu ions were found accumulated higher in the rootsof maize seedlings than shoots or leaves and retarded the growth and development of plants byinterfering with certain important metabolic processes. Plants responded to Cu-induced oxidativestress by modulating their enzymatic and non-enzymatic antioxidantive systems. At higherconcentrations of Cu, increase in H2O2 level was accompanied by a decrease in AsA, GSH contentsand CAT, APX activities, while, progressive enhancement were investigated in DHA, GSSG contentsand SOD, GuPX and GR activities. At ultrastructural level, 50 ?M Cu did not exhibit significantcellular damage, however, higher concentrations of Cu caused disruption of membranes, withdrawallof plasma membrane from cell walls, cell vacuolation. As a result, this investigation suggested thatmaize plant was able to accumulate high concentrations of Cu and tolerate Cu-induced stress using aneffective antioxidant defence system.