Arabidopsis thaliana` da melatoninin UV stresini iyileştirici etkisinin araştırılması

Abstract

Daha önce yapılan araştırmalarda, melatoninin serbest radikalleri etkisiz hale getirmede aktif rol oynaması ve kuvvetli bir antioksidan olarak özellikle savunma sistemini teşvik ettiği ve bunu da stres altında görev yapan ya da aktif hale gelen bazı enzimleri teşvik ederek gerçekleştiğini ortaya konulmuştur. Moleküler düzeyde Ultraviyole (UV) stresine maruz kalmak, canlılar için ölümcül olabilir. RNA, DNA, lipid, protein ve bitki hormonları gibi UV absorblayan biyolojik bileşenlerle etkileşimleri sebebiyle UV, çok önemli bir abiyotik stres faktörüdür. Aminoasitleri hedef alarak enzim ve protein yapılarını inhibe ettiği ve lipid peroksidasyon ile membran yapısını bozduğu bilinmektedir. Bu etkiler sonucunda membran taşınımı engellenmekte ve sonuç olarak da fotosentetik aktivite olumsuz yönde etkilenmekedir.Bu tez çalışması; toplamda 21 gün süre içerisinde büyütülen Arabidobsis thaliana bitkisine, çalışmanın 20. gününde melatonin uygulayarak 21. günün sonunda farklı süreler içerisinde (90 dakika Kontrol, 90 dakika UV, 90 dakika 10µM Melatonin ve 90 dakika UV+ 10µM Melatonin) ile (180dk Kontrol, 180 dk UV, 180dk 10µM Melatonin ve 180dk UV+10µM Melatonin) gruplar UV-B stresine maruz bırakarak etkilerini araştırmak için yapılmıştır. Farklı sürelerde UV-B radyasyonuna maruz bıraklılan A. thaliana bitkisinin fotosentetik etkinliğinde farklılıklar gözlemlenmiştir. Bu uygulama süresince UV-B stresi bitkinin primer fotokimyanın maksimum quantum etkinliğini (FV/FM) azaltarak toplam fotosentetik indeksini olumsuz etkilemesi nedeniyle UV-B'yi Arabidopsis thaliana bitkisi için önemli bir stres faktörü olduğunu kabul edebiliriz. UV-B radyasyon uygulamalarında savunma mekanizmalarında antioksidan üreten enzimlerde farklı etkiler görülmüştür. CAT (katalaz) aktivitesi artan UV-B süresine bağlı olarak kontrole göre önemli ölçüde artarken, APX (askorbat peroksidaz) aktivitesinde azalma gözlenmiştir. POX (peroksidaz) ve GR (glutatyon redüktaz) aktivitesinin ise UV-B' den önemli ölçüde etkilendiği görülmüştür. Uygulanan UV stres sürelerince H2O2 ve MDA seviyelerinin de benzer olarak arttığı bulunmuştur. Elektroforetik analizler sonucunda SOD enzim aktivitesinde artış tespit edilmiş olup, uygulanan UV stresiyle beraber bitkinin enzim aktivitelerinde artış gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar bitkinin UV stresine karşı gösterdiği savunma mekanizmasında melatoninlerin rol aldığını işaret etmektedir.

For the previous investigations; melatonin plays an active role for neutrlizing free radicals and as a potential antioxidant that espicially promoting the defense system or promoting the enzymes that become activation in under stress.For the alive tihngs can be fatal to be exposured to the ultraviolet stress at the molecular level. UV is an important one of the abiotic stress factocrs because of its intereaction with biological componenets which is absorbing UV such as RNA, DNA, lipid, protein and plant hormones. It is known that UV inhibits the enzyme and protein structures by lipid peroxidation. As a results of these effects, membran transport is prevented and photosynthetic activity affected negatively.In this thesis; Arabidopsis thaliana, which was grown for a total 21 days, applied melatonin on the 20th day of the study and at the end of the 21st day, different periods of UV (90 minutes Control, 90 minutes UV, 90 minutes 10 µM Melatonin and 90 minutes 10 µM Melatonin and UV) and (180 minutes Control, 180 minutes UV, 180 minutes 10 µM Melatonin and 180 dk UV + 10uM Melatonin) were made to investigate their effects by exposure to UV-B stress.Typical differences were observed in photosynthetic activity of Arabidopsis thaliana which is exposed to UV-B radiation at different times. We can assume that UV-B is an important stress factor for Arabidopsis thaliana since UV-B stress negatively affects the total photosynthetic index by reducing the maximum quantum activity (FV/FM) of the primary photochemistry during this application.Different effects have been observed in antioxidant producing enzymes in defense mechanisms in UV-B radiation applications. CAT (catalase) activity was significantly increased compared to the control due to increased UV-B time, whereas APX (ascorbate peroxidase) activity was significantly affectes by UV-B. It was found that H2O2 and MDA levels increased similarly in UV stress periods. As a result of electrophoretic analyzes, SOD enzyme activity was found to be increased and the enzyme activity of plant increased with UV stress. These results indicate that melatonin plays a role in the plant's defense mechanism against UV stress.