Chlamydomonas reinhardtii kültürlerinde putresinin soğuk ve tuzluluk stresine toleranstaki rolünün belirlenmesi

Abstract

Düşük sıcaklık ve tuz stresi, fotosentetik organizmaların büyüme, gelişme ve verimini sınırlayan en önemli çevresel streslerden biridir. Çevresel streslerin birçoğuna karşı verilen yanıtlarda poliaminlerin ve özellikle putresinin önemli rolleri vardır. Bu tezde Chlamydomonas reinhardtii kültürlerine düşük sıcaklık ve tuzluluk stresi altında dışsal putresin uygulaması yapılmıştır. Fotosistem II D1 proteinini kodlayan psbA geninin ve psbA geninin translasyon faktörlerinden biri olan tba1 geninin ifadesindeki değişimler gerçek zamanlı PCR ile belirlenmiştir. Fotosentez tamir mekanizması genlerinin yanı sıra ısı şoku proteinlerini kodlayan genlerin (hsp70c, hsp90a, hsp90c), poliamin biyosentez genlerinin (odc2, spd1) stres altında ve dışsal putresin uygulamasıyla ifadelerindeki değişimler de saptanmıştır. Ayrıca fizyolojik olarak hücre büyüme oranı, lipit peroksidasyon miktarı, antioksidan enzim içerikleri, içsel ABA seviyeleri de belirlenmiştir. Düşük sıcaklık ve tuzluluk stresinin; hücre büyümesinin önemli miktarda azalmasına, lipit peroksidasyon oranının artmasına, APX ve CAT enzim aktivitelerinin değişimine neden olduğu gözlenmiştir. Dışsal putresin uygulaması yapılan kültürlerde ısı şoku proteinlerinin gen ifadelerinin düşük sıcaklığa yanıtta ilk 24 saatte teşvik edildiği, tuz stresine yanıtta ise 7. günde tüm konsantrasyonlarda önemli bir artışın meydana geldiği belirlenmiştir. Elde edilen verilere göre dışsal putresin uygulaması içsel ABA seviyesini artırıp, düşük sıcaklık stresi ve tuzluluk stresine karşı yanıtta psbA ve tba1 genlerinin ifadesini artırmıştır.

Low temperature and salt stress are among the most important environmental stresses that limit the growth, development and yield of photosynthetic organisms. Polyamines and especially putresin have important roles in response to most environmental stresses. In this thesis, Chlamydomonas reinhardtii cultures were subjected to exogenous putrescine under low temperature and salinity stress. The changes in the expression of the psbA gene encoding the photosystem II D1 protein and the expression of the tba1 gene, which is one of the translational factors of the psbA gene, was determined by real-time PCR. In addition to genes for the repair mechanism of photosynthesis, genes encoding heat shock proteins (hsp70c, hsp90a, hsp90c), polyamine biosynthesis genes (odc2, spd1) under stress conditions and exogenous putrescine application were also determined. Physiologically, cell growth rate, amount of lipid peroxidation, antioxidant enzyme contents, and intrinsic ABA levels were also determined. It has been observed that low temperature and salinity stress causes a significant decrease in cell growth, an increase in lipid peroxidation rate, and a change in APX and CAT enzyme activities. It has been determined that in cultures in which exogenous putrescine is applied, gene expressions of heat-shock proteins are promoted in the first 24 hours in response to low temperature and in salt stress response in all concentrations at 7th days. According to the obtained results, the application of external putresin increased the level of intrinsic ABA, and increased the expression of psbA and tba1 genes in response to low temperature stress and salinity stress.