Vanadyum (V) stresinin buğdayda (Triticum aestivum L.) azot metabolizması üzerine etkileri

Abstract

Bu araştırmada, bitki azot metabolizmasının vanadyum (V) stresine ilk 24 saat içinde verdiği tepkilerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bunun için buğdayın (Triticum aestivum L.) Altındane ve Doğu-88 çeşitleri kullanılmıştır. Kontrollü koşullar altında hidroponik sistemde gerçekleştirilen çalışmada buğday fideleri, çimlenmeyi takiben 14. gün, 0.1 ve 1 mM NaVO3 stresi koşullarına maruz bırakılmıştır. Uygulamadan 24 saat sonra, V uygulanmış ve uygulanmamış (kontrol) bitkilerin kök ve gövdelerinde (toprak üstü sürgün), azot metabolizmasında rol alan anahtar enzimlerden nitrat redüktaz (NR), nitrit redüktaz (NiR), glutamin sentaz (GS) ve glutamat sentaz (GOGAT) aktiviteleri belirlenmiştir. İlave olarak, dokularda içsel V miktarı, protein ve fotosentetik pigmentler (klorofil ve karotenoid) ile malondialdehid (MDA) içerikleri ölçülmüştür. V uygulamaları, buğday çeşitlerinin kök ve gövdelerinde içsel V içeriğini konsantrasyona bağlı olarak artırmıştır. Köklerde V birikimi gövdeye oranla çok daha yüksek olmuştur. Özellikle 0.1 mM V uygulaması buğday çeşitlerinde protein miktarını genelde düşürmüştür. Aksine V uygulamalarının her ikisi Altındane ve Doğu-88 çeşitlerinde lipid peroksidasyonu (LPO) seviyesini (MDA olarak) artırmıştır. MDA içeriğindeki artışlar her iki çeşidin özellikle köklerinde daha yüksek olmuştur. İki çeşidin yapraklarında klorofil a ve b içerikleri, V uygulamaları tarafından önemli oranda düşürülürken, karotenoid içeriği artırılmıştır. Klorofil a, V stresinden klorofil b'ye göre daha fazla etkilenmiştir. V uygulamaları buğdayın her iki çeşidinde NR, NiR ve GS aktivitelerini önemli seviyede inhibe etmiştir. İnhibisyonlar özellikle köklerde daha yüksek olmuştur. NR, NiRve GS aktivitelerinin inhibisyonunda 1 mM V uygulaması, 0.1mM'a göre daha etkili olmuştur. Ancak aynı uygulamalar, GOGAT aktivitesini gövdelerde genelde düşürürken, köklerde özellikle 0.1 mM V koşullarında artırmıştır. Sonuçlara göre, V'nin daha çok buğday köklerinde biriktirildiği ve V stresinin ilk 24 saat içinde azot metabolizmasında rol alan ilk üç enzimi (NR, NiR ve GS) büyük oranda inhibe ederek azot asimilasyonunu düşürdüğü ileri sürülmüştür.Anahtar Kelimeler: Azot metabolizması, Buğday, Vanadyum, MDA, Klorofil

In this work, it was aimed to determine the response of plant nitrogen metabolism to vanadium (V) stress in the first 24 hours. For this purpose, Altındane and Doğu-88 cultivars of wheat (Triticum aestivum L.) were used. The wheat seedlings were exposed to 0.1 and 1 mM NaVO3 stress conditions on the day 14 following seed germination in a hydroponics system under controlled conditions. After 24 hours, the activities of nitrate reductase (NR), nitrite reductase (NiR), glutamine synthase (GS), and glutamate synthase (GOGAT), which are among the key enzymes involved in plant nitrogen metabolism, were determined in the roots and shoots of V-treated and untreated (control) plants. In addition, endogenous V content, and the levels of protein, photosynthetic pigments (chlorophyll and carotenoid), and malondialdehyde (MDA) were measured in the tissues. The V applications increased endogenous V content in the roots and shoots of wheat cultivars depending on the concentration. V accumulation in the roots was much higher than that in the shoots. In particular, 0.1 mM V application generally decreased protein content in the wheat cultivars. In contrast, both V applications increased lipid peroxidation (LPO) level (as MDA) in the cultivars. The increases in MDA content were higher in the roots of both cultivars. In the shoots of the cultivars, chlorophyll a and b contents were significantly reduced by the V applications while carotenoid content was increased. The V stress more affected chlorophyll a than chlorophyll b. The V applications significantly inhibited NR, NiR and GS activities in roots and shoots of both the cultivars, and the inhibitions were particularly higher in the roots. In the inhibition of NR, NiR and GS activities, 1 mM V was more effective than 0.1 mM. However, the same applications generally decreased GOGAT activity in the shoots while increased in the roots, especially at 0.1 mM V conditions. According to the results, it is suggested that V is accumulated more in wheat roots and V stress decreases nitrogen assimilation by greatly inhibiting the first three enzymes (NR, NiR, and GS) involved in nitrogen metabolism in the first 24 hours.Keywords: Nitrogen metabolism, Wheat, Vanadium, MDA, Chlorophyll