Geri Dön

Kurşun stresine maruz kalan mısır (zea mays L.) fidelerinde tiyoüre uygulamasının iyileştirici etkilerinin araştırılması

Investigation of the ameliorative effects of thiourea application on maize (zea mays L.) seedlings exposed to lead stress

PDF İndir

  1. Tez No: 980739
  2. Yazar: MEHMET TÜRKMEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA YILDIZ, DOÇ. DR. HAKAN TERZİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoloji, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışmada, mısır (Zea mays L. cv. Capuzi) fidelerinde büyüme, klorofil içeriği, kurşun birikimi, lipid peroksidasyonu, antioksidan enzim aktiviteleri ve transkriptom değişimleri üzerine kurşunun (Pb) olumsuz etkilerinin yanı sıra bu olumsuz etkilerin tiyoüre (TÜ) ile iyileştirilme potansiyeli araştırılmıştır. Mısır fideleri kontrol, TÜ, Pb ve TÜ+Pb uygulamalarına maruz bırakılmış ve fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler parametreler değerlendirilmiştir. Pb, fidelerin hem gövde hem de kök taze ve kuru ağırlıklarında önemli düzeyde (p <0.05) azalmalara neden olmuştur. Pb teşvikli bu azalma, TÜ uygulaması ile önemli düzeyde hafifletilmiş, özellikle kök kuru ağırlığında %65.50 oranında iyileşme belirlenmiştir. Pb stresine maruz kalan mısır fidelerinin gövdelerine göre köklerinde daha yüksek düzeyde Pb birikimi belirlenmiştir. Bu Pb birikimi, TÜ uygulaması ile yalnızca gövde dokularında önemli düzeyde (%18.77) azalmıştır. Ayrıca, Pb stresi klorofil içeriğini önemli düzeyde (%63.4) azaltmış, bu azalmanın TÜ uygulaması ile önemli düzeyde arttığı (%60.0) belirlenmiştir. Lipid peroksidasyonu göstergesi olan malondialdehit (MDA) içeriği Pb uygulamasıyla artmış, ancak TÜ uygulaması MDA içeriğini kontrol seviyesine düşürmüştür. Pb uygulaması, katalaz (CAT) hariç diğer antioksidan enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), guaiakol peroksidaz (POD)] aktivitelerini artırmıştır. Diğer taraftan, Pb'a göre TÜ+Pb uygulamasında SOD, CAT ve APX aktivitelerinde azalma ve POD aktivitesinde artma belirlenmiştir. Bu çalışmada kontrol, Pb ve TÜ+Pb uygulamalarına maruz bırakılan mısır fidelerinin yaprak dokularında RNAseq analizi gerçekleştirilmiş ve Pb toksisitesine karşı yanıt mekanizmaları ile TÜ uygulamasının iyileştirici etkileri araştırılmıştır. Analizler sonucunda, kontrol ile Pb karşılaştırmasında 204 artan ve 357 azalan yönde; kontrol ile TÜ+Pb karşılaştırmasında 1.037 artan ve 718 azalan yönde; Pb ile TÜ+Pb karşılaştırmasında ise 171 artan ve 175 azalan yönde diferansiyel olarak ifade edilen gen (DEG) belirlenmiştir. Uygulamalar arasında ortak olarak ifade edilen 253 DEG, Pb stresine karşı TÜ'nün düzenleyici rolünü ortaya koyan önemli adaylar olarak öne çıkmıştır. Fonksiyonel zenginleştirme analizleri, Pb uygulamasının fotosentez, karbon fiksasyonu ve enerji metabolizmasıyla ilişkili genleri baskıladığını, buna karşılık TÜ+Pb uygulamasının özellikle kükürt ve glutatyon metabolizması, küçük molekül süreçleri ve antioksidan savunma ile ilişkili yolakları uyardığını göstermiştir. RNAseq sonuçlarının güvenilirliği, on genin qRTPCR analiziyle doğrulanmış ve elde edilen ifade profillerinin RNAseq verileriyle uyumlu olduğu gösterilmiştir. Biyodüzenleyici olan TÜ'nün Pb stresinin olumsuz etkisini büyüme, pigment düzeyi ve oksidatif stres gibi parametreler üzerinde koruyucu ve düzenleyici bir etkiye sahip olarak iyileştirdiği ve mısırın erken büyüme ve gelişme evresini olumlu yönde etkilediği saptanmıştır. Bu bulgular, TÜ uygulamasının Pb toksisitesine karşı mısır fidelerinde büyüme, pigment düzeyi ve oksidatif stres parametreleri üzerinde koruyucu ve düzenleyici bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In this study, the adverse effects of lead (Pb) on growth, chlorophyll content, lead accumulation, lipid peroxidation, antioxidant enzyme activities, and transcriptome changes in maize (Zea mays L. cv. Capuzi) seedlings were investigated, along with the potential of thiourea (TU) to alleviate these negative effects. Maize seedlings were subjected to four treatments: control, TU, Pb, and TU+Pb, and physiological, biochemical, and molecular parameters were evaluated. Pb exposure caused significant reductions (p <0.05) in both fresh and dry weights of shoots and roots. This Pbinduced reduction was significantly mitigated by TU application, with a particularly notable 65.50% improvement in root dry weight. Pb accumulated at higher levels in roots than in shoots of maize seedlings exposed to Pb stress. This Pb accumulation was significantly reduced (18.77%) only in shoot tissues with TU application. Furthermore, Pb stress significantly decreased chlorophyll content (63.4%), whereas TU application substantially improved chlorophyll levels (60.0%). Malondialdehyde (MDA), an indicator of lipid peroxidation, increased with Pb treatment but was reduced to control levels with TU application. Pb exposure increased the activities of antioxidant enzymes [superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), and guaiacol peroxidase (POD)] except for catalase (CAT). In contrast, in the TU+Pb treatment compared to Pb alone, activities of SOD, CAT, and APX decreased, while POD activity increased. Differentially expressed genes (DEGs) were identified in the leaf tissues of maize under control, Pb, and TU+Pb treatments. In this study, RNAseq analysis was performed on the leaf tissues of maize seedlings exposed to control, Pb, and TU+Pb treatments to investigate the response mechanisms to Pb toxicity and the ameliorative effects of thiourea (TU). The analysis identified 204 upregulated and 357 downregulated differentially expressed genes (DEGs) in the control vs. Pb comparison; 1,037 upregulated and 718 downregulated DEGs in the control vs. TU+Pb comparison; and 171 upregulated and 175 downregulated DEGs in the Pb vs. TU+Pb comparison. Among these, 253 DEGs were commonly expressed across treatments and highlighted as important candidates reflecting the regulatory role of TU in alleviating Pb stress. Functional enrichment analyses revealed that Pb stress suppressed genes associated with photosynthesis, carbon fixation, and energy metabolism, whereas TU+Pb treatment activated pathways related to sulfur and glutathione metabolism, small molecule processes, and antioxidant defense. The reliability of RNAseq results was confirmed by qRTPCR analysis of ten genes, showing expression profiles consistent with RNAseq data. Overall, TU, as a bioregulator, was found to mitigate the adverse effects of Pb stress by exerting protective and regulatory impacts on growth, pigment levels, and oxidative stress parameters, thereby promoting early growth and development in maize seedlings. These findings demonstrate that TU application plays a significant role in enhancing maize tolerance to Pb toxicity by supporting growth, pigment stability, and redox homeostasis.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    853894

    Kurşun ağır metal stresine maruz kalan triticum aestivum bitkilerinde triakontanolün genetik ve epigenetik etkilerinin belirlenmesi

    Determination of the genetic and epigenetic effects of triacontanol on triticum aestivum plants exposed to lead heavy metal stress

    LEVENT GENÇDAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    GenetikAtatürk Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKÇE KARADAYI

  2. Tez No

    519736

    Bakır (Cu+), kurşun (Pb+2) ve kadmiyum (Cd+2) ağır metal streslerine maruz kalmış aspir (Carthamus tinctorius L.) çeşitlerinde FAD2 geni mRNA ifade seviyelerinin belirlenmesi

    Determination of FAD2 gene mRNA expression levels in safflower (Carthamus tinctorius L.) varieties exposed to copper (Cu+), lead (Pb+2) and cadmium (Cd+2) heavy metal stress

    EKREM BÖLÜKBAŞI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    BiyoteknolojiAnkara Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS

  3. Tez No

    713540

    Kurşun (Pb) stresi altındaki buğday bitkilerine asparagin uygulamasının fizyolojik ve biyokimyasal etkilerinin araştırılması

    Investigation of the physiological and biochemical effects of asparagine applicationon wheat plant under lead (Pb) stress

    MEHMET SÜRÜCÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    ZiraatHarran Üniversitesi

    Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ KAYA

  4. Tez No

    969273

    Kadmiyum veya kurşun stresi altındaki buğday fidelerine dışarıdan gallik asit ve/veya kurkumin uygulamalarının büyüme, fotosentetik parametreler, antioksidan sistem ve tolerans üzerine etkilerinin araştırılması

    Investigation of the effects of exogenous gallic acid and/or curcumin treatments on growth, photosynthetic parameters, antioxidant system, and tolerance in wheat seedlings under cadmium or lead stress

    BÜŞRA ZENGİN KURT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    BiyoteknolojiSelçuk Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EVREN YILDIZTUGAY

  5. Tez No

    822884

    Kurşun ve bakır uygulamasının Cucurbita moschata Duch.'nın bazı ekofizyolojik parametreleri ve antioksidan savunma sistemi üzerine etkileri

    Effects of lead and copper application on some ecophysiological parameters and antioxidant defense system of Cucurbita moschata Duch.

    KÜBRA SEVGİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyolojiBilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEMA LEBLEBİCİ

Geri Dön