Toleransları farklı iki nohut türünde kuraklık stresinin protein ifadeleri üzerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada kuraklığa karşı dirençleri farklı olan kültür nohut Cicer arietinum L. ILC482 (kuraklığa hassas) ve yabani nohut Cicer reticulatum AWC611 (kuraklığa dirençli) türlerinde kuraklık stresi sonucu meydana gelen bazı morfolojik ve fizyolojik yanıtlar araştırılmış ve meydana gelen protein ifade farklılıkları belirlenmiştir. Nohut bitkileri 21 gün boyunca bitki yetiştirme kabini içerisinde kontrollü şartlar altında yetiştirilmiş ve süre sonunda 7 gün boyunca su verilmeyerek kuraklık stresine maruz bırakılmışlardır. Yapılan analizler sonucunda kuraklık stresinin her iki türde de sürgün boyunu değiştirmezken, kök boylarını azalttığı bu azalmanın C. arietinum'da daha fazla olduğu belirlenmiştir. Kuraklık stresi her iki türde de yaprak su potansiyellerini ve yaprak oransal su içeriklerini azaltmış, C. arietinum'da bu azalışlar çok daha belirgin olmuştur. Bunun yanında prolin miktarının kuraklık stresiyle her iki türde de yükseldiği ancak C. reticulatum'da kuraklık stresi sonucunda meydana gelen prolin miktarındaki artışın C. arietinum'a göre 4 kat daha fazla olduğu bulunmuştur. Her iki türde de kuraklık stresi nedeniyle protein profillerinde meydana gelen değişiklikleri belirlemek için izole edilen proteinler iki boyutlu jel elektroforezinde elektroforetik olarak ayrılmış ve ayrımı yapılan proteinlerin kimlik tanıları MALDI-TOF/TOF kütle spektrometresinde yapılmıştır. C. arietinum'da 11 proteinin ifadesi kuraklık stresiyle birlikte değişmiştir, bu proteinlerden 6 tanesinin ifadesi kuraklık stresiyle birlikte artarken, 5 tanesinin ifadesi azalmıştır. C. reticulatum'da ise 13 proteinin ifadesi kuraklık stresiyle birlikte değişmiştir, bu proteinlerden 11 tanesinin ifadesi kuraklık stresinde artarken, 2 tanesinin ifadesi azalmıştır. İfadesi değişen proteinler incelendiğinde, bu proteinlerin büyük bir kısmının fotosentez mekanizmasında yer alan proteinler olduğu belirlenmiştir. Her iki türdeki ifade değişiklikleri yorumlandığında, her iki türün de karmaşık stres yanıtında birbirinden farklı yollarla yanıt oluşturdukları tespit edilmiştir. C. arietinum'da daha çok oluşan reaktif oksijen türlerinin yarattığı sinyallerden kaynaklanan bir yanıt oluşurken, C. reticulatum'da hücresel suyun korunması üzerine bir proteom yanıtı oluşturulmuştur.

In this study, chickpea species, which have different tolerance to drought stress Cicer arietinum ILC482 (drought susceptible) and Cicer reticulatum AWC611 (drought tolerant), were exposed to drought stress. And then, morphological, physiological responses and protein expression changes were investigated. Chickpea plants have been grown for 21 days, after that plants have been exposed drought stress for 7 days. As a result, drought stress reduced root length but didn't changed stem length in both species. Leaf water potential and relative water content of leaves were reduced by drought stress in both species, reducing in root length, leaf water potential and relative water content were greater in C. arietinum than C. reticulatum. Proline content of leaves were enhanced by drought stress in both species. Proline content of C. reticulatum was greater than C. arietinum under drought stress. Changes induced in leaf proteins were studied by two-dimensional gel electrophoresis and MALDI-TOF/TOF mass analyzer. A total 11 spots showed significant changes under drought stress in C. arietinum, the number of up-regulated spots was found to be 6 while 5 spots were down-regulated. On the other hand, a total 13 spots showed regulation under drought stress in C. reticulatum, the number of up-regulated spots was found to be 11 while 2 spots were down-regulated. Most of the proteins which were regulated under drought stress in both species were found as member of photosynthesis pathway. Both species developed different defense strategy against drought stress. In C. arietinum, signals which generated by reactive oxygen species were used for drought stress response. In C. reticulatum, a proteome composition was developed to protect of cellular water content.