Kuraklığa duyarlı ve toleranslı mısır (Zea mays L.) bitkisinde kuraklık stresi altında yapılan bakır uygulamalarının oluşturduğu oksidatif hasar ve savunma cevaplarının araştırılması

Abstract

Bu çalışma kuraklık stresine toleranslı ve duyarlı mısır kültivarlarına (71May69, Shemal) 5 gün süre ile kuraklık stresi (%20 PEG -0.40 MPa) altında bakır (0.5 mM, 1 mM, 1.5 mM CuSO4.5H2O) uygulamasının mısır yapraklarında antioksidan enzim aktiviteleri üzerine etkisini belirlemek için yapıldı. Bakır uygulaması, kontrol gruplarına göre; her iki kültivarda hidrojen peroksit (H2O2) ve malondialdehit (MDA) miktarını azaltırken; bağıl su içeriği (BSİ), bağıl büyüme oranı (BBO), stoma iletkenliği, ABA ve prolin miktarını değiştirmedi. Birlikte uygulama (kuraklık ve bakır) ise PEG kaynaklı kuraklık stresinin zararını azalttı. Kuraklık stresi altında toleranslı kültivarda; süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (KAT), glutatyon reduktaz (GR), peroksidaz (POX) enzim aktivitelerini arttırırken; glutatyon -s- transferaz (GST) enzim aktivitesini azalttı. Askorbat peroksidaz (APX) enzim aktivitesini ise değiştirmedi. Duyarlı kültivarda SOD, KAT, APX enzim aktiviteleri azalttı. GST ve POX enzim aktivitelerini arttırırken; GR enzim aktivitesini değiştirmedi. Bunun yanında yalnız bakır uygulaması her iki mısır kültivarında; SOD, KAT ve APX enzim aktivitelerini arttırdı. Ayrıca birlikte uygulama, PEG uygulamasına göre duyarlı kültivarda; SOD, KAT, APX enzim aktivitelerini arttırırken; GR ve GST aktivitelerini sadece (PEG+ 1.5 mM) uygulaması ile arttırdı. POX enzim aktivitesi duyarlı kültivarda değişmedi. Sonuç olarak bu çalışmada mısır bitkisine dışarıdan uygulanan bakır metalinin; kuraklığa bağlı oluşan oksidatif hasarın iyileştirilmesinde, antioksidan enzim aktivitelerinin etkili olduğu tespit edildi.

The present study was conducted to present the responses of drought-sensitive (Shemal) and drought-tolerant (71may69) maize cultivars under drought condition (20 % Polyethylene glycol, -0.40 MPa) and three different copper concentrations (0.5 mM, 1 mM, 1.5 mM CuSO4.5H2O) for 5 days to determine the antioxidant enzyme responses of copper treatment in maize leaves. Copper treatments alone did not change stomatal conductance, relative water content and growth rate, proline, hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde (MDA) content decreased and abscisic acid (ABA) level according to control groups. Combined treatment (drought and copper) alleviated the damage of PEG- induced drought stress in maize leaves. Superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutatione reductase (GR), peroxidase (POX) activity increased and glutathione -S transferase (GST) activity decreased, while ascorbate peroxidase (APX) activity did not change under drought stress in the tolerant cultivar. SOD, CAT and APX decreased and GST, POX activities were increased while GR did not change in sensitive cultivar. Also SOD, APX and CAT activity increased by copper treatment alone in both cultivars. Otherwise combined treatment increased SOD, APX and CAT activity at all concentrations, but GR and GST activity increased only by (PEG+1.5 mM) treatment when compared with PEG treatment alone in sensitive ones. POX did not change in Shemal. As a result, exogenous copper alleviated drought stress, while it induced an oxidative damage by increasing antioxidant enzyme activities differently from drought tolerance.