Absisik asitin kadmiyum toksisitesine maruz bırakılan Arabidopsis thaliana sos5 mutantı üzerindeki etkilerinin araştırılması

Abstract

SOS5 lokusu (FLA4), bitkilerin tuz stresi koşullarında hücre yüzeyi yapışma proteinini kodlar ve normal hücre genişlemesi, hücre çeperi bütünlüğü, yapısını devam ettirmede gereklidir. Bu genin mutasyonuyla oluşan sos5 (fla4) mutantı, tuz stresialtında, anormal kök genişlemesiyle kısa ve şişman kök fenotipi sergilemektedir. ABA'nın bu fenotipi baskıladığı bilinmektedir. Çalışmamızda, Arabidopsis thalina mutant bitki Cd stresi altında benzer bir kök fenotipi sergilemiştir. Bu durumun Absisik asit (ABA) hormonuyla ilişkili olarak, fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler düzeydeki etkileri bilinmemektedir. Bu amaçla, çalışmada 50 µM Cd stresi altında dıştan 5 µM ABA muamelesi ile mutant sos5 bitkisinin büyüme ve gelişmesi, içsel Cd miktarları, lipid peroksidasyonu, prolin, hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) miktarları, süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve askorbat peroksidaz (APX) enzimlerinin aktiviteleri belirlendi. Stres uygulamasının ardından, RNA izolasyonu yapıldı ve cDNA'lar sentezlendi. ABA1, CYP707A3, RD29A ve RD29B genleri ters transkriptaz enzimi ile analiz edildi. Elde edilen bulgulara göre, Cd stresi altındaki sos5 mutant bitkilere dıştan ABA uygulamasıyla yalnız Cd stresi altındakilere göre, mevcut hücresel hasar ortadan kalkmış, içsel H 2 O 2 değeri azalmış, prolin miktarı artmış ve antioksidan enzim aktiviteleri indüklenmiştir. Bu değişimlere bağlı olarak, mutant bitki fenotipik olarak yabani tipe oldukça benzerlik göstermiştir. Cd stresi altında mutant bitkilerdeki ABA ilişkili gen ifadelerinin yabani tipe göre düşük olduğu belirlenmiştir. Cd stresi altında dışarıdan ABA uygulamasının bitkilerdeki içsel Cd miktarını, sadece stres uygulanan gruplara kıyasla, önemli ölçüde düşürdüğü görülmüştür. Çalışmamızda SOS5 gen lokusunun sadece tuz stresiyle ilişkili olmadığını, aynı zamanda Cd stresi koşullarında da hücre duvarı bütünlüğünü sağladığını göstermesi bakımından önemlidir. Elde edilen bulguların, literatürde önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir.

The SOS5 locus (FLA4) is required for normal cell expansion, wall integrity, and maintenance of structure. The sos5 (fla4) mutant exhibits a short and fat root phenotype with abnormal root expansion under salt stress. Abscisic acid (ABA) isknown to suppress this phenotype. The physiological, biochemical and molecular effects of this situation in relation to the ABA are not fully known. In this study, growth and development of mutant sos5 Arabidopsis thaliana with abnormal root phenotype were treated with 50 µM Cd and 5 µM ABA. Cd stress, internal Cd amounts, lipid peroxidation, proline, antioxidant enzyme activities were determined. After the stress application, RNA was isolated and cDNAs were synthesized. ABA1, CYP707A3, RD29A and RD29B genes were analyzed by reverse transcriptase enzyme. According to the findings, the existing cellular damage was eliminated, the intrinsic hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) value decreased, the amount of proline increased, and antioxidant enzyme activities were induced by external ABA application to sos5 mutant plants under Cd stress compared to those under Cd stress alone. Due to these changes, the mutant plant was phenotypically very similar to the wild type. It was determined that ABA-related gene expressions in mutant plants under Cd stress were lower than wildtype. The external application of ABA under Cd stress significantly reduced the amount of internal Cd in plants compared to the stress-only groups. Our study shows that the SOS5 gene locus is not only associated with salt stress, but also provides cell wall integrity under Cd stress.