Tütün bitkisinde harpin ile indüklenen biyotik stresin gama aminobütirik asit (Gaba)yoluyla ilişkisinin belirlenmesi

Abstract

Bitkiler, funguslar, virüsler ve böcekler gibi biyotik stres faktörlerine sürekli olarak maruz kalmaktadırlar (Thordal-Christensen, 2003). Gram-negatif bakteriler tarafından üretilen harpin proteini çeşitli bitki türlerinde savunma yanıtlarını aktif hale getirmektedir (Wei et al., 1992). Harpin ile indüklenen gen ifadesinin bitkide; hücresel iletişimde, sinyal iletiminde ve savunma yanıtlarında yer aldığını göstermektedir (Livaja et al. 2008). Gamma aminobütirik asit (GABA), protein yapısına katılmayan dört karbonlu bir aminoasittir. Bitkilerde azot depolanmasında, pH düzenlenmesinde, bitki gelişim ve savunmasında, ozmotik düzenleyici ve sinyal molekülü olarak çeşitli görevlere sahiptir (Shelp et al., 1999). Çeşitli bitkilerde soğuk, kuraklık, tuzluluk gibi abiyotik stres koşullarında GABA seviyesindeki değişimler incelenmiştir (Kinnersley and Trurano, 2000) ancak biyotik stres koşullarındaki düzeyleri çok iyi bilinmemektedir. Bu çalışmada Tütün (Nicotiana tabacum) bitkisinde biyotik stres ile GABA metabolizması ilişkisinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, tütün bitkilerinde 1µM harpin ile indüklenen biyotik stres koşullarında, GABA ve Glutamat miktarındaki değişimler, Glutamat Dekarboksilaz (GAD) ve Glutamat Dehidrogenaz (GDH) enzimlerinin aktivite değişimleri, Hidrojen Peroksit (H2O2) miktarındaki değişimler ve çeşitli fizyolojik parametreler incelendi. Glutamat, GABA ve enzim aktivitelerinde stres grubunda farklı düzeyler belirlendi. Tütün bitkisinde harpin ile indüklenen biyotik stresin GABA metabolizmasını abiyotik strese göre daha hızlı etkilediği gözlendi.

Plants are continuously exposed to biotic stress factors such as fungi, viruses and herbivors (Thordal-Christensen, 2003). Harpin proteins produced by gram-negative phytopathogens in order to activate defense responses in various plant species (Wei et al., 1992). In plants harpin triggers genes' expression which are involved in signal transduction, cellular communication and defense responses (Livaja et al. 2008). Gamma-amino butyric acid (GABA) is a four-carbon non-protein amino acid. GABA have roles in nitrogen storage, pH regulation, plant development and defense, also as compatible osmolyte and signal molecule (Shelp et al., 1999). The accumulation of GABA is increased by the effect of abiotic stresses such as drought, salt, cold in diverse plant species however, information about the accumulation of GABA under biotic stress conditions remained to be unclear. The aim of this study was to determine the effect of biotic stress which is induced by harpin on GABA metabolism in Nicotiana tabacum plants. GABA and glutamate contents, activities of Glutamate dehydrogenase (GDH) and Glutamate decarboxylase (GAD) enzymes, H2O2 contents and physiological parameters were measured in order to evaluate the effect of biotic stress induced by 1µM harpin in tobacco plant. Differences on GABA, glutamate and enyzme activity levels were detected and harpin induced biotic stress affected GABA metabolisms more rapidly as compared to that of abiotic stressors in tobacco plants.