Ağır metal stresine bitki cevabında nitrik oksidin (NO) koruyucu rolünün araştırılması

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2011

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MAŞUKA SAKLI

Danışman: Ökkeş Atıcı

Özet:

In this work, the effect of exogenous nitric oxide (NO) applied to a plant before cadmium stress (Cd) was investigated on the potential to increase the stress tolerance when the plant exposed to the stress. For this purpose, before Cd stress, NO donor sodium nitroprusside (SNP) at different levels (0.0, 0.01, 0.1, 0.5 mM) was applied to maize (Zea mays cv. Karadeniz yıldızı) in two different ways. In the first, SNP was directly applied on 12-day plants and then the plants were exposed to Cd at different levels (0.0, 25, 50, 200 µΜ) on 14 days. In the second, before sowing the seeds were presoaked in the SNP solutions, and then the seeds were planted. The obtained seedlings were exposed to the same levels of Cd for 14 days. On 17 days, the leaves and roots of plants from the applications were used as experimental material. In the tissues of plants, activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and peroxidase (POX) were determined. In addition, the levels of malondialdehyde (MDA) and H2O2 were also evaluated in the same tissues. When the results in which SNP was applied to the plants are examined; in the leaves applied SNP, SOD activity decreased while CAT and POX activities increased. SNP did not affect the enzymes in the roots. Similarly, in the plant leaves applied Cd, the activity of SOD decreased whereas CAT and POX activity increased. But Cd stress decreased the activity of all enzymes in the roots. In the plants applied SNP and then exposed to Cd stress (SNP+Cd), CAT activity decreased both root and leaves. The activity of POX, under 25 µ M Cd stress, decreased in the leaves while the increase in the roots, but plants under 50 and 200 µM Cd stress, an opposite situation was determined. SOD activity was increased by SNP+Cd treatment in both leaves and roots under 25 and 50 µΜ Cd but plants under 200 µM Cd stress increased in the roots while decreased in the leaves. The amount of H2O2 decreased in general in the plant's roots and leaves applied SNP or Cd individually. But SNP+Cd applications generally increased it in the root and leaves of the plants under 25 and 50 µM Cd stress. The amount of MDA did not show a significant variation in SNP applications alone. In the plants exposed to SNP+Cd stress, MDA content decreased in roots and leaves under 25 and 50 µM Cd stress but increased in plant tissues under 200 µ M Cd stress. When the studies in which SNP was presoaked to seeds are examined; CAT activity increased in the leaves applied SNP or Cd alone while decreased in the roots of plants. In plants applied SNP+Cd, CAT activity increased in roots while decreased in the leaves of plants. POX activity increased in the leaves of the plant applied SNP while it decreased in their roots. It also decreased in roots and leaves of the plants applied Cd. In addition, POX activity decreased in roots and leaves of the plants applied SNP+Cd. It could not be obtained a significant variation in SOD activity from the roots and leaves of plants applied SNP. Cd treatments increased SOD activity in the roots and leaves of plants. SOD activity increased in the leaves of plants applied SNP+Cd. But its activity in roots was decreased by 0.01 mm SNP+all Cd treatments while other SNP+Cd treatments could not show a significant variation. MDA and H2O2 contents were of a similar nature to the results of the first application.

Bu çalışmada, bir bitkiye kadmiyum (Cd) stresinden önce uygulanan nitrik oksitin (NO), bitki strese maruz kaldığında, antioksidatif stres toleransını artırabilme potansiyeli araştırılmıştır. Bu amaçla mısır (Zea mays cv. Karadeniz yıldızı) bitkilerine, Cd stresi öncesinde, iki farklı şekilde NO donörü olan sodyum nitroprussid (SNP) farklı seviyelerde (0.0, 0.01, 0.1, 0.5 mM) uygulanmıştır. Birincisinde, kum kültüründe yetiştirilen 12 günlük bitkilere SNP uygulanmış ve 14. günde farklı seviyelerde (0.0, 25, 50, 200 µM) Cd stresine maruz bırakılmışlardır. İkinci uygulamada ise tohumlar, ekilmeden önce SNP çözeltilerinde ön ıslatmaya bırakılmış ve daha sonra ekilmiştir. Yetişen fideler, 14. gün, aynı seviyelerdeki Cd stresine maruz bırakılmıştır. 17. gün her iki uygulamadan elde edilen bitkilerin yaprakları ve kökleri deney materyali olarak kullanılmıştır. Bitkilerin kök ve yapraklarından süperoksid dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve peroksidaz (POX) aktiviteleri ile malondialdehid (MDA) ve içsel H2O2 seviyeleri belirlenmiştir. SNP’nin doğrudan uygulandığı çalışma bulgularına göre, tek başına SNP uygulanmış bitki yapraklarında SOD aktivitesi düşerken, CAT ve POX aktivitesi artmıştır. Köklerde SNP enzimler üzerinde düzenli bir etki yapmamıştır. Tek başına Cd uygulanmış bitki yapraklarında, SOD aktivitesi düşerken, CAT ve POX aktivitesi artırmıştır. Cd stresi köklerde enzimlerin aktivitesini düşürmüştür. SNP uygulanmış ve Cd’ye maruz kalmış (SNP+Cd) bitkilerde, CAT aktivitesi hem kökte hem de yapraklarda düşmüştür. POX aktivitesi ise 25 µM Cd stresinde, kökte artarken yaprakta düşmüş, ancak 50 ve 200 µM Cd stresinde bunun tam tersi olmuştur. SOD aktivitesi ise hem kökte hem de yaprakta 25 ve 50 µΜ Cd stresinde SNP ile artmış fakat 200 µM Cd’de aktivite kökte artarken yaprakta düşmüştür. H2O2 miktarı, ayrı ayrı SNP ya da Cd uygulanmış bitkilerin kök ve yapraklarında düşmüştür. SNP+Cd uygulamaları ile ise kökte ve yapraklarda genelde artmıştır. MDA miktarında, SNP ile belirgin bir değişim olmamıştır. SNP+Cd’de, MDA kök ve yapraklarda 25 ve 50 µM Cd stresinde düşerken, 200 µM Cd’de artmıştır. SNP’nin tohumlara uygulandığı çalışmalarda, CAT aktivitesi tek başına SNP ya da Cd uygulanmış bitkilerin yapraklarında artarken köklerinde düşmüştür. SNP+Cd’de ise, köklerde artarken, yapraklarda ise düşmüştür. POX aktivitesi, SNP uygulanmış yapraklarda artarken, köklerde düşmüştür. Cd uygulanmış bitkilerde ise kök ve yapraklarda düşmüştür. SNP+Cd uygulanmış bitkilerde, POX aktivitesi hem yaprak hem de köklerde düşmüştür. SOD aktivitesinde SNP uygulanmış bitki kök ve yapraklarında değişmemiştir. Hem Cd uygulanmış hem de SNP+Cd uygulanmış bitkilerin yapraklarda ise artmıştır. Köklerde 0.01 mM SNP’de aktivite Cd stresinde düşerken, diğer SNP uygulamalarında belirgin bir değişim sergilememiştir. MDA ve H2O2 miktarları birinci uygulamadan elde edilen sonuçlara benzer nitelikte olmuştur.