Kuraklık stresi koşullarında mısır (Zea mays L.) bitkisinde askorbik asit ve sukroz uygulamaları ile bitkimetabolizmasında meydana gelen değişimlerin moleküler düzeyde incelenmesi
Investigation of changes in metabolism of maize (Zea mays L.) plant with ascorbic acid and sucrosetreatments at molecular level under drought stress
- Tez No: 757814
- Danışmanlar: PROF. DR. ECE TURHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Ziraat, Biology, Biotechnology, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Kuraklık, tarımsal üretimi sınırlayan ve dünya çapında, özellikle kurak alanlarda önemli bilimsel ve ekonomik zorluklar ortaya çıkaran en önemli abiyotik stres faktörlerinden biridir. Kuraklık toleransının poligenik doğası, bitki yetiştiricileri için dirençli çeşitler geliştirmede önemli bir zorluk teşkil etmiş ve aday genleri ve metabolik yolları belirlemek için çeşitli yaklaşımların değerlendirilmesine yol açmıştır. Bu araştırma, kurak ve kurak olmayan koşullar altında iki mısır (Zea mays L.) çeşidinde (kurağa toleranslı: AKM4 ve kuraklığa hassas: AKM83) askorbik asit (AsA) ve sukroz (Suc) un dışsal uygulamasını takiben metabolik değişiklikleri araştırmak için yapılmıştır. Araştırma 2021 yılında Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Biyoteknoloji Bölümüne ait kontrollü sera ve laboratuvarlarda gerçekleştirilmiştir. Denemede kullanılan AKM4 ve AKM83 çeşitlerine ait tohumlar sayılarak, tartılmış, 10 dakika %1 sodyum hipoklorit (NaOCl) ile sterilize edildikten sonra 3 kez ultra saf su ile durulanmış ve ardından hacimce 1:5 oranında saf su, 50mM AsA, 0.5g/L Suc, ve 50mM AsA + 0.5g/L Suc ile 24 saat priming uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Kontrol olarak değerlendirilecek tohumlara hiçbir işlem yapılmamıştır. Uygulamaların ardından her uygulamaya ait tohumlar 70°C'de 48 saat orijinal ağırlığına gelinceye kadar kurutulmuştur. Daha sonra her bir uygulamaya ait tohumlar, toprak:torf:kum (1:1:1) karışımı içeren 2 litrelik saksılara ekilerek 14 gün süre ile tarla kapasitesinde sulanmıştır. On dört günün sonunda her uygulamada yer alan saksılar 2 gruba ayrılarak bitkiler 10 gün süreyle iki ayrı sulama rejiminde (kuraklık uygulaması; % 40 tarla kapasitesinde) (kontrol uygulaması; % 80 tarla kapasitesinde) yetiştirilmiştir. Deneme tesadüf parselleri deneme desenine göre 3 tekerrürlü ve her tekerrürde 6 bitki olacak şekilde kurulmuştur. Deneme süresince sera sıcaklığı 27±1/18±2ºC (gündüz/gece) ve %50±5 nispi nemde tutulmuştur. Deneme sonunda hasat edilen bitkilerden alınan yaprak örneklerinde yaprak oransal su kapsamı, turgor kaybı, toplam klorofil miktarı, AsA, Suc, indirgen şeker, prolin, toplam çözünebilir protein miktarı ve protein profilleri belirlenmiştir. Denemeden elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde; kuraklık uygulamasının yaprak oransal su kapsamını önemli ölçüde etkilediği, istatistiki olarak önemsiz olmasına rağmen, dışsal Suc ve AsA+Suc uygulamasının, toleranslı çeşidin (AKM83) yaprak oransal su kapsamı miktarını arttırdığı, AsA+Suc ile işlem görmüş AKM83 bitkilerinin en yüksek yaprak oransal su kapsamı değerine sahip olduğu belirlenmiştir. AKM83 çeşidine ait bitkilerde AsA+Suc uygulaması, turgor kaybını önemli ölçüde azaltırken, AsA uygulaması kuraklık stresi altındaki AKM4 bitkilerinde aynı etkiyi göstermiştir. Kuraklık koşullarında AsA+Suc uygulamasının, AKM4 bitkilerinde toplam klorofil içeriğini diğer uygulamalara göre arttırdırdığı belirlenmiştir. Kuraklık stresi altındaki AKM4 bitkilerinde AsA+Suc uygulaması AsA miktarını önemli ölçüde artırırken, aynı koşullar altında AsA ve Suc'un bireysel uygulandığı durumlarda AKM83 bitkilerinin AsA içeriğinin arttığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, kuraklık olmayan koşullar altında, AsA+Suc uygulaması, AKM83 bitkilerinin AsA içeriğini AsA ve Suc'un bireysel uygulanmasına göre daha fazla arttırmıştır. Uygulamalara ait bitkilerin Suc miktarları incelendiğinde; AsA+Suc uygulamasının, diğer uygulamalara kıyasla AKM83 çeşidine ait bitkilerde Suc içeriğini arttırdığı, AsA uygulanan bitkilerin kuraklık stresi altında AKM4 çeşidine ait bitkilerde en yüksek değere ulaştığı belirlenmiştir. AKM4 bitkilerinde AsA+Suc uygulaması, diğer uygulamalarla kıyaslandığında indirgen şeker miktarını arttırmış, kuraklık koşullarında AKM83 bitkilerinde tek başına AsA ve Suc uygulamalarına göre daha iyi etkiye neden olmuştur. Sonuçlar; AsA uygulamasının, kuraklık stresi altındaki AKM83 bitkilerinde prolin içeriğini artırırken, kontrol bitkilerinin AKM4 çeşidinde en yüksek prolin miktarının kaydedildiğini göstermiştir. Toplam çözünebilir protein analizlerine göre; Suc uygulamasının, AKM83 bitkilerinde, AsA uygulamasının ise kuraklık koşulları altında AKM4 bitkilerinin toplam çözünebilir protein içeriğini artırdığı belirlenmiştir. SDS-PAGE analizi, 22-227 kDa arasında değişen bantlara sahip bir protein profilinin olduğunu göstermiştir. AKM4'de hem kuraklık hem de kontrol koşulları altında, AsA, Suc ve AsA+Suc, ifade edilmeyen bazı bantların (82 kDa ve 73 kDa) ifadesine neden olmuştur. Kuraklık koşulları altında, bazı bantlar, AsA uygulanmış AKM4 bitkilerinde yüksek oranda belirirken, aynı koşullar altında AsA, Suc veya AsA+ Suc ile muamele edilmiş AKM83 bitkilerinde kaybolmuştur . Bu çalışmada gözlemlenen fizyolojik ve biyokimyasal değişikliklerle ilgili olarak yukarıdaki uygulamalar ve kuraklık koşulu altında meydana gelen morfolojik değişiklikleri ortaya çıkarmak için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Benzer şekilde AsA+Suc kombinasyonunun mısır bitkilerinde indüklenen kuraklık toleransı üzerindeki etkisini ortaya çıkarmak için dışsal uygulamalar altında gerçekleştirilecek gen ifade ve genetik karakterizasyon analizleri de yapılmalıdır.
Özet (Çeviri)
Drought is one of the most significant abiotic stresses limiting crop production and worldwide, posing significant scientific and economic challenges, particularly in arid areas. The polygenic nature of drought tolerance has posed a significant challenge for plant breeders in developing resistant cultivars, prompting the consideration of several approaches to identify candidate genes and metabolic pathways. The following research was carried out to investigate the metabolic changes (biochemical and molecular) following the exogenous application of sucrose (Suc) and ascorbic acid (AsA) in two maize cultivars (drought tolerant: AKM4 and drought-sensitive: AKM83) under drought and non-drought conditions. Seeds from two maize cultivars were sterilized and primed with double distilled water, 0.5g/L Suc, 50mM AsA and 50mM AsA + 0.5g/L Suc for 24 hours and subsequently dried at 70°C for 48 hours to original weight. Plants were grown in a greenhouse in a completely randomized design with 5 treatments(Control, hydropriming, 0.5g/L Suc, 50mM AsA and 50mM AsA + 0.5g/L Suc). Two field capacities were applied [40% (drought) and 80% (non-drought)] 14 days after germination for 10 days, afterwhich samples were collected for analysis. Drought significantly affected the RWC, TL and chlorophyll of both cultivars. AsA+Suc significantly ehanced the chlorophyll content of both cultivars and significantly reduced the Turgidity loss of AKM83 under drought stress while it only enhanced the Suc and RWC of the drought susceptible cultivar, AKM83 and the reducing sugar and AsA content of the tolerant cultivar (AKM4) in relation to Ctrl and the other treatments under the same condition. Sucrose treated AKM83 plants had the highest TSP content under drought conditions. Under non-drought conditions, AsA+Suc increaded the ascorbic acid content of the drouht sensitive cultivar (AKM83) and increased Suc and TSP of the drought tolerant maize cultivar (AKM4) while AsA treatment enhanced the proline and AsA treatment of thesame cultivar under thesame condition.
Benzer Tezler
- Farklı mısır (Zea mays L.) çeşitlerinde LEA14 geni ekspresyonunun belirlenmesi
Determination of LEA14 gene expression in different maize (Zea mays L.) cultivars
DUYGU DİLEK
- Mısır (Zea mays L.) bitkisinin çimlenme ve fide döneminde düşük sıcaklık stresine toleransı
Tolerance of maize (Zea mays L.) to low temperature stress during the germination and seedling period
ŞAHADET MÜŞTAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
ZiraatSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAHİME CENGİZ
- Kuraklık stresi altındaki mısır (Zea mays L.) fidelerine dışarıdan uygulanan sodyum nitroprussid' in (SNP) kloroplastik antioksidan enzim aktiviteleri üzerine etkilerinin belirlenmesi
Determination of effects on chloroplastic antioxidant enzyme activities of exogenous sodium nitroprusside (SNP) application in maize (Zea mays L.) seedlings under drought stress
YAĞMUR DURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyolojiSelçuk ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KÜÇÜKÖDÜK
- Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde bazı mısır genotiplerinin (Zea mays L.) yüksek sıcaklık ve su stresine toleranslarının belirlenmesi
Determination of tolerance of some maize genotypes (Zea mays L.) under water and high heat stress in the Southeast Anatolia Region
TİMUÇİN TAŞ
- Mısır (Zea mays L.) ve buğdayın (Triticum aestivum L.) kuraklık streslerine karşı dayanıklılıklarının biyokimyasal ve fizyolojik parametreler ile belirlenmesi
Determination of drought stress tolerance of maize (Zea mays L.) and wheat (Triticum aestivum L.) with biochemical and physiological parameters
ZELİHA ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyolojiGiresun ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZAFER TÜRKMEN
YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM ARSLAN