Yüksek sıcaklık stresinin taze fasulye genotiplerinde ısı şoku proteinlerine etkileri

Abstract

Yüksek sıcaklık stresinin süresi ve derecesinin, protein ve ısı şoku proteinleri (HSP) nin sentezine etkisi ile birlikte genotipler arasındaki farklılıkların araştırıldığı bu çalışmada Balkız ve Yerel Genotip olmak üzere iki farklı taze fasulye genotipi kullanılmıştır. Genotiplere ait olan fideler torf:perlit:bahçe toprağı (1:1:1) içeren saksılarda 15/30ºC (gece/gündüz) sıcaklıkta, ~%65 nemde 5-6 yapraklı oluncaya kadar yetiştirilmiştir. Ardından bitkiler büyüme kabinine alınarak kabin sıcaklığı 30°C'den başlayarak saatte 2°C artacak şekilde 40°C'e yükseltilmiştir. Bu sıcaklıkta 2 saat sonunda bitkilerden yaprak örnekleri alınmıştır. Aynı uygulama 44 ve 48°C'lik yüksek sıcaklıklar için de yapılmıştır. Uygulamaların sonunda yaprak dokularında hücre membran zararlanması, yaprak oransal su kapsamı (YOSK) ve turgor kaybı (TK) hesaplanmıştır. Yaprak dokularındaki protein profilleri SDS-PAGE yöntemiyle toplam çözünebilir protein (TÇP) miktarları ve prolin analizi spektrofometrik yöntemlerle, yüksek sıcaklık sonucu oluşan spesifik proteinlerin değişimi Western Blot yöntemiyle belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık uygulamalarının artışına bağlı olarak iyon sızıntısı ve TK artmış, YOSK ise azalmıştır. İyon sızıntısı ve TK'nın Balkız genotipinde daha yüksek olduğu görülürken, YOSK değerinin Yerel Genotip'te yüksek olduğu görülmüştür. Genotiplerin LT50 değerleri belirlenmiş ve Balkız genotipinin 45,3°C değeriyle Yerel Genotip'in 46,2°C değerinden daha düşük yüksek sıcaklık toleransına sahip olduğu saptanmıştır. SDS-PAGE ve TÇP analizi sonuçlarında stres etkisiyle bazı proteinlerin yıkılırken yeni proteinlerin sentezlendiği gösterilmiştir. Yine artan sıcaklıkla beraber prolin miktarının da arttığı gösterilmiştir. Ayrıca, Balkız ve Yerel Genotip'te 40°C'de HSP23 proteininin yüksek sıcaklığa tolerans sağlamada ilişkili olabileceği bulunurken daha yüksek sıcaklıklarda bir ilişki bulunamamıştır. Yerel Genotip'te HSP60 proteinin yüksek sıcaklığa tolerans sağlamada ilişkisinin olduğu bulunurken Balkız genotipinde 48°C'de yüksek sıcaklığa tolerans sağlamada bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir.

Two different fresh bean genotypes, Balkız and Local Genotype, were used in this study, to investigate the effects of the duration and degree of high temperature stress on protein expression, the ability of plants to synthesize heat shock proteins (HSPs), and the differences between genotypes. Seedlings belonging to the genotypes were grown in pots containing peat:perlite:garden soil (1:1:1) at a temperature of 15/30°C (day/night) and a humidity of ~ 65% until they had 5-6 leaves. Later, the plants were taken to the growth chamber and the temperature of the cabin was increased from 30°C to 40°C, increasing by 2°C per hour. Leaf samples were taken from the plants after 2 hours at this temperature. The same application was made for high temperatures of 44 and 48°C. Cell membrane damage in leaf tissues, leaf proportional water content and turgor loss were calculated at the end of the applications. Protein profiles in the leaf tissues were determined by SDS-PAGE method, total soluble protein (TSP) amounts and proline analysis by spectrofometric methods, and the change of specific proteins resulting from high temperature by Western Blot method. Due to the increase in high temperature applications, ion leakage and turgor loss increased, while RWC decreased. While ion leakage and loss of turgor were higher in Balkız genotype, RWC value was found to be higher in Local Genotype. The LT50 values of the genotypes were determined that the Balkız genotype had a lower temperature tolerance with 45.3°C value than the 46.2°C value of the Local Genotype. In the results of SDS-PAGE and TSP analysis, it has been shown that while some proteins are degraded under the effect of stress, new proteins are synthesized. It has also been shown that the amount of proline increases with increasing temperature. Besides, it was found that the HSP23 protein at 40°C in Balkiz and the Local Genotype may be associated with tolerance to high temperatures, but no relationship was found at higher temperatures. In the local genotype, HSP60 protein has been found to be associated with tolerance to high temperature, while it has no effect on tolerating high temperature at 48°C in the Balkız genotype.