Diferansiyel Termal Analiz Yönteminin Optimizasyonu ve Hızlı Soğuma Erimenin Asma Vitis vinifera L Don Töleransı Üzerindeki Etkilerinin Belirlenmesi

TÜBİTAK Projesi, 2015 - 2018

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Eylül 2015
Bitiş Tarihi: Eylül 2018

Proje Özeti

Donma noktası altındaki düşük sıcaklıklar bitkilerin dünya üzerinde yayılmasını sınırlandıran önemli bir çevresel strestir. Bu sıcaklıklar, bitkilerde doku ve organ zararlarına neden olabilir, ürün verimi ve kalitesini azaltabilir yada bitkinin tamamen ölümüne neden olabilir. Düşük sıcaklığa karşı bitkilerin canlı kalabilme mekanizmalarının anlaşılması ve kültürel uygulamaların don töleransındaki potansiyellerinin belirlenmesi yanında genetik kaynaklar içerisinden düşük sıcaklıklara dayanıklı çeşitlerin seçimi ve ıslahı; hızlı, güvenilir ve uygun ölçüm tekniklerinin kullanılması ile mümkündür. Donma noktası altındaki düşük sıcaklıklara maruz kalan bitkilerde, tölerans mekanizmasının anlaşılması adına farklı amaçlara yönelik olarak pekçok ölçüm tekniği geliştirilmiştir. Bununla birlikte bu amaçların hemen hepsine yönelik ölçüm ve veri eldesine imkan sağlayan Diferansiyel Termal Analiz (DTA) Mills ve ark., (2006) tarafından geliştirilen şekli ile, yaprağını döken ve süper soğuma özelliği gösteren türler için son yıllarda yaygın olarak kullanılan standart bir metod haline gelmiştir. Bu metotda, dokuların örnekleme dönemindeki sıcaklıklar dikkate alınmadan teste başlama sıcaklığı +4^oC olarak belirlenmiştir. Bu durum +4^oC’den yüksek sıcaklıklarda alınan örnekler için ani sıcaklık düşüşüne (hızlı soğuma), +4^oC’den düşük sıcaklıklarda alınan örnekler için ise ani çözünmelere (hızlı erime) neden olacaktır. Genel anlamda test öncesi tomurcukların içerisinde bulunduğu şartların tomurcukların ekzoterm noktaları üzerinde etkili olabileceği düşünüldüğünde örneklerin alındığı dönemki hava sıcaklığı, örneklerin muhafaza sıcaklığı, örneklerin teste hazırlanması sürecindeki ortam sıcaklığı ve buna bağlı olarak test öncesi doku sıcaklıkları hususunda bir standardın geliştirilmemiş olduğu görülmektedir. Doku ve hücresel düzeyde hızlı soğumanın (hızlı ve ani sıcaklık düşüşü) uyartımına bağlı olarak, dona dayanıklılık üzerindeki etkileri kısmen veya net olarak ortaya konulmuş olan sitozolik Ca⁺² içeriği, soğuğa bağlı genlerin ifadesi, serbest yağ asitlerinin artması, membran yağ asitlerinin doymamışlılığının artması, hücre turgor kaybı, membran içeriği, membran potansiyeli ve membran proteinlerinin fosforilasyonu gibi fizyolojik değişimler yanında daha birçok önemli fizyolojik değişimlerin meydana geldiğine dair pekçok veri bulunmaktadır. Diğer taraftan hızlı soğuma yanında, düşük sıcaklığa maruz kalmış dokuların doğal veya suni hızlı erimeleri sırasında dona dayanıklılıklarını kaybettikleri ve çözünmenin ardından tekrar dondurulduklarında daha yüksek sıcaklıklarda öldüklerine dair önemli bulgular da mevcuttur.

Bazı araştırmacılar DTA öncesi örnek sıcaklıklarının, don testi sonuçları üzerinde etkili olabileceği endişesini, dile getirmiş olsalar da bu konuda herhangi bir çalışma bulunmamakta ve günümüzde kullanılan standart metotda (DTA) hızlı soğuma ve erimenin don töleransındaki muhtemel etkileri göz ardı edilmektedir. DTA yönteminde hızlı soğuma ve erimenin göz ardı edilmesi, elde edilecek sonuçların güvenilirliği hususunda endişelere yol açmakta ve metodun standardizasyonunu gündeme getirmektedir. Bu nedenle, hızlı soğuma ve erimenin dona dayanıklılık üzerindeki muhtemel etkileri önlenerek, daha gerçekçi ve güvenilir tahminlerde bulunabilmek için standart metotda gözardı edilen örnek sıcaklıkları (test öncesi şartlara bağlı olarak değişim gösterir) ile test başlangıç sıcaklığı arasındaki ilişki, farklı test öncesi muhafaza şartları ve test başlangıç sıcaklıklarının don testi sonuçları üzerindeki etkilerinin incelenmesi ile açıklanmaya çalışılacaktır. Asma (Vitis vinifera L. cv. Karaerik) üzerinde yürütülecek olan bu projede Erzincan (Üzümlü) ekolojisinde Karaerik üzüm çeşidi kış gözlerinin soğuğa dayanımındaki değişimlere ve fenolojik dönemlere ait önceki çalışma sonuçlarımız esas alınarak 3 farklı dönemde (aklimasyon, dayanıklılık ve deaklimasyon) ve her dönem için 2 farklı zamanda örnek alınacaktır. Alınan örnekler temelde test öncesi dönemde (laboratuvara transfer ve test örneklerinin hazırlanması aşamalarında) biri test başlangıcına kadar örneklerin alındıkları andaki atmosfer sıcaklığında muhafaza edilmesi, diğeri ise örneklerin test başlangıcına kadar araç veya oda şartlarında muhafaza edilmesi şeklinde iki farklı uygulamaya tabi tutulacaklardır. Test öncesi iki farklı şekilde uygulama görmüş örnekler, 2 farklı test başlangıç sıcaklığında (biri standart DTA da belirtilen +4^oC ve diğeri projeye özgü örneklerin alındıkları andaki sıcaklık değerleri) test edileceklerdir. DTA testi yanında Lipid peroksidasyonu (MDA), Doku Kahverengileşmesi, Elektriksel İletkenlik ve LT₁₀, LT₅₀ ve LT₉₀ değerlerinin analiz ve ölçümleri ile de örneklerin don töleransı (DTA dan elde edilen sonuçlar) doğrulanacaktır.

Bu bağlamda, süper soğuma özelliğine sahip yaprağını döken odunsu bitki türleri gibi, geniş bir bitki grubu için yaygın olarak kullanılmakta olan ve şu an itibariyle alternatifi olmayan, mevcut deneysel bir yöntemdeki eksikliği çözmeye yönelik olması, bu projeye özgünlük kazandırmaktadır. Diğer taraftan proje DTA yöntemi yanında diğer pek çok don testi için de, test öncesi şartlara ve test başlangıç sıcaklıklarına yönelik yeni bir yaklaşım getirecektir. Ayrıca DTA yöntemi ve diğer don testlerinin kullanıldığı dona dayanıklılık ile direkt veya dolaylı ilişkili olan pek çok çalışma için de, bilimsel metodoloji ve kavramsal/kuramsal yaklaşım açısından literatüre önemli katkılar sağlayacaktır. Bu projeden elde edilecek bilgi ve bulgular çerçevesinde, DTA yönteminin önemli bir eksikliği giderilerek, daha gerçekçi ve güvenilir veriler elde edilebilecektir. Böylece, gelecekte yapılacak pekçok çalışmaya temel teşkil edecek veri ve bilgi birikimi sağlanacaktır. Don testi çalışmalarından elde edilecek verilerin doğruluğu ve güvenilirliğinin artırılmasına bağlı olarak, biyokimyasal ve fizyolojik olayların don töleransındaki rolleri daha belirgin olarak saptanabilecektir. Diğer taraftan verilerin doğruluğunun ve güvenilirliğinin artırılması ile don töleransı üzerinde etkili kültürel uygulamaların etkinlikleri daha doğru belirlenebilecek, daha güvenilir don zararı tahmini ile hasar sonrası alınacak önlemler tespit edilebilecek ve etkinlikleri artırılabilecektir. Bunun yanında, mevcut genetik kaynaklar veya ıslah materyalleri içerisinden düşük sıcaklıklara dayanıklı veya adaptasyon kabiliyeti yüksek çeşit ve anaçlar daha kolay ve güvenilir bir şekilde seçilebilecektir. Ayrıca mevcut çeşitler ve anaçların dona dayanıklılık düzeylerinin daha doğru tespitine bağlı olarak çeşit ve anaçların önerilebilecekleri bölge ve alanların doğru bir şekilde saptanması da mümkün olabilecektir.