Marulda (Lactuca sativa L.) UV-B stresine tolerans üzerine prolinin düzenleyici etkisinin moleküler, biyokimyasal ve fizyolojik düzeyde belirlenmesi

Abstract

Ultraviyole B (UV-B) radyasyonu önemli çevresel stres faktörlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Prolin, biyotik ve abiyotik stres faktörlerine karşı bitkinin savunmasında rol alan önemli bir moleküldür. Bu tezde UV-B stresine maruz kalan marul (Lactuca sativa) fidelerinin strese karşı direnç oluşturmasında eksojen prolinin rolünü belirlemek amacıyla, marul fidelerine 10 mM ve 20 mM prolin uygulandıktan sonra fideler 3.3 W m-2 UV-B radyasyonuna 12 saat maruz bırakılmış ve fide yapraklarında antioksidan enzim (askorbat peroksidaz (APX), katalaz (CAT), peroksidaz (POD) ve süperoksit dismutaz (SOD)) aktiviteleri, malondialdehit (MDA) seviyesi, hidrojen peroksit (H2O2) miktarı, toplam fenolik madde miktarı, antioksidan kapasite, bazı bitkisel hormonların (absisik asit (ABA), gibberellik asit (GA), indol asetik asit (IAA) ve salisilik asit (SA)) miktarı, çözünebilir şekerlerin (glukoz, fruktoz, sükroz ve maltoz) oranları, amino asit miktarları ve çeşitli makro-mikro elementlerin konsantrasyonlarındaki değişiklikler ölçülmüştür. Yine bitkilerde fenilpropanoidlerin ve α-tokoferolün sentezinde yer alan fenilalanin amonyak liyaz (PAL) ve γ-tokoferol metiltransferaz (γ-TMT) genlerinin ifadesindeki değişiklikler de belirlenmiştir. One-way anova sonuçlarına göre PAL ve γ-TMT gen ifadesinin, APX, CAT, POD, SOD gibi antioksidan enzimlerin aktivitelerinin, MDA, H2O2, toplam fenolik madde miktarı, çözünebilir şekerlerin konsantrasyonları ve antioksidan kapasitenin UV-B, prolin ve UV-B+prolin uygulamalarından önemli ölçüde etkilendiği ve bu parametrelerin kontrole göre UV-B ve UV-B+prolin uygulamalarında artış gösterdiği belirlenmiştir. Yine bitkisel hormonlardan ABA ve SA miktarının UV-B stresi ile birlikte artığı, GA ve IAA miktarının azaldığı, UV-B uygulamasından 24 saat önce fide yapraklarına uygulanan prolinin bu hormonların miktarında değişikliklere yol açtığı tespit edilmiştir. UV-B, prolin ve UV-B+prolinin marul yapraklarında ölçülen çeşitli amino asitlerin konsantrasyonlarında değişiklik oluşturduğu, yapraklardaki makro-mikroelemet miktarlarının prolin ve UV-B uygulamalarından önemli ölçüde etkilendiği de belirlenmiştir.

Ultraviolet-B radiation (UV-B, 280–320 nm) is recognized as one of the environmental stress factors that cannot be neglected. Proline is an important molecule in a plant's defense against biotic and abiotic stresses. In this research, to determine the role of exogenous proline in the resistance of lettuce (Lactuca sativa) to stress from UV-B radiation, lettuce seedlings were exposed to 3.3 W m-2 UV-B radiation for 12 h after pretreatment with 10 and 20 mM proline, and the activity of antioxidant enzymes (ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD)), the level of malondialdehyde (MDA), the content of hydrogen peroxide (H2O2), total phenolic concentrations, antioxidant capacity, the content of some phytohormones (abscisic acid (ABA), gibberellic acid (GA), Indole acetic acid (IAA), salicylic acid (SA)), the level of soluble sugars (glucose, fructose, sucrose and maltose), the content of various amino acids and the concentrations of some macro-micro elements were measured. The results of one-way ANOVA illustrated that PAL and γ-TMT gene expression, the activities of APX, CAT, POD, SOD, MDA level, H2O2 content, soluble sugars level, total phenolic concentrations, antioxidant capacity were significantly affected by UV-B, proline, and UV-B+proline and all of these parameters were provoked by UV-B and UV-B+proline compared to the control. Moreover, under the UV-B conditions, the endogenous GA and IAA content decreased, while a significant increase in the endogenous ABA and SA contents were determined. Meanwhile the combination of UV-B and proline caused some changes in measured phytohormones. On the other hand, the concentrations of various amino acids and macro-micro elements in lettuce leaves were changed by UV-B with or without the presence of pretreatment proline.