Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: AYKUT KARAMAN
Danışman: Ökkeş Atıcı
Özet:
Bu araştırmada, mısır (Zea mays L., cv. Arifiye-2) bitkisinde civa ile oluşturulan toksisitenin
iyileştirilmesinde, bitki antioksidan sisteminde önemli bir sinyal bileşik olan nitrik oksitin (NO)
etkileri fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler yaklaşımlarla araştırılmak istenmiştir. Bu amaç
için mısır fidelerinde yaş-kuru ağırlık, bitki boy uzunluğu, bağıl su içeriği, reaktif oksijen
türlerinin (ROS) miktarı, lipid peroksidasyon (MDA olarak) seviyesi, antioksidan enzimlerin
aktivite ve izoenzim profilleri, enzimatik olmayan antioksidanların miktarı, bazı esas elementler
ile içsel civa (Hg) içeriği, total protein, prolin ve fotosentetik pigment içeriği ve antioksidan
enzimlerin gen ifadelerindeki değişim üzerine Hg ve NO‟nun etkileri ayrı ayrı ve birlikte
değerlendiridi. Yapılan ön deneylere göre, Hg kaynağı olarak 100 mcM civa klorürün (HgCl2),
NO kaynağı olarak 0.1 M sodyum nitroprussidin (SNP) kullanılması uygun bulundu.
Hidroponik ortamda yetiştirilen bitkilerin kök ortamına 8. gün 0.1 μM SNP uygulanmış ve 24
saat sonra bitkiler 3 gün için 100 μM HgCl2 stresine maruz bırakılmıştır. Hasat edilen bitkilerin
kök ve yapraklarına ait örnekler, araştırma materyali olarak kullanılmıştır. Mısır kökleri
yapraklara göre daha fazla civa biriktirmiş ve bunun sonucu olarak toksisitesinin etkileri kökte
daha belirgin olarak ortaya çıkmıştır. Tek başına Hg uygulaması, kök ve yapraklarda ROS ve
MDA seviyesini artırırken, genel olarak antioksidan enzimlerin (süperoksit dismutaz, katalaz,
peroksidaz ve glutatyon redüktaz) aktivitelerini, nonenzimatik metabolitlerin (glutatyon ve
askorbat) seviyelerini, çözünebilir protein, klorofil (yaprakta) ve prolin içerikleri ile içsel
element miktarlarını önemli ölçüde düşürmüştür. Fidelere Hg stresi öncesi uygulanan SNP ise
kök ve yapraklarda Hg uygulaması ile artan ROS ve MDA seviyelerini düşürmüştür. Buna
karşılık antioksidan enzimlerin aktivitelerini ve nonenzimatik antioksidanların miktarını
artırmıştır. Bu bulgu antioksidan enzimlerin izoenzim profillerinin belirlendiği çalışmayla da
desteklendi. İlave olarak, Hg stresi öncesi uygulanan SNP, kontrolüne göre, fizyolojik
parametrelerde iyileşmelere neden olmuş ve ayrıca protein, prolin ve klorofil seviyelerini
artırmıştır. Ayrıca, hem kök hem de yapraklarda antioksidan enzimleri kodlayan 5 genin ifade
oranlarını anlamlı düzeyde etkilemiştir. Sonuç olarak, mısır bitkisinde civa stresine maruz
kalmadan önce uygulanan NO'nun, fizyolojik, biyokimyasal ve gen seviyesinde cevap
mekanizmalarını düzenleyerek bitki toleransının artırılmasına önemli katkı yaptığı
belirlenmiştir.
In this research, it was aimed to investigate the effects of nitric oxide (NO), which is an important signal compound in plant antioxidant system by physiological, biochemical and
molecular approaches in the improvement of mercury-induced toxicity in maize (Zea mays L.,
cv. Arifiye-2). For this aim, the effect of NO and Hg applications on fresh-dry weight, plant height,
relative water content, amount of reactive oxygen species (ROS), lipid peroxidation (LPO)
level, activity and isoenzyme profile of antioxidant enzymes, and the contents of non-enzymatic
antioxidants, total protein, proline, photosynthetic pigments, and the change in gene expression
of antioxidant enzymes were evaluated separately and together. It was used 100 M of mercury
chloride (HgCl2) as Hg source, and 0.1 mcM of sodium nitroprusside (SNP) as NO source,
according to preliminary experiments realized. On the eighth day, the SNP concentration was supplied
at root environments of the plants grown in hydroponic medium, then 24 hour after, the plants
were exposed to 100 μM HgCl2 stress for 3 days and the samples of root and leaf of the
harvested plants were used as research material. Maize roots accumulated more Hg than leaves
and as a result of this effects of the toxicity appeared more prominently in roots. In roots and
leaves, Hg application alone significantly decreased the activity of antioxidant enzymes (superoxide
dismutase, catalase, peroxidase, and glutathione reductase), level of nonenzymatic metabolites
(glutathione and ascorbate), amount of essential elements, and the contents of soluble protein,
chlorophyll (in leaf) and proline while increased the levels of ROS and LPO (as MDA). SNP
applied to the seedlings before from Hg stress decreased ROS and LPO levels that were
increased by the Hg application in both tissues, in contrast, increased the activities of
antioxidant enzymes and the amount of nonenzymatic antioxidants. This finding was supported
by the work of identifying isoenzymes profiling of the antioxidant enzymes. In addition, SNP
application before from Hg stress caused improvements in physiological parameters and
increased the levels of protein, proline, and chlorophyll as compared to control. It also
significantly affected the expression rates of 5 genes encoding antioxidant enzymes. In result, it
has been determined that NO applied before exposure to mercury stress in maize plant provides
an important contribution to increase plant tolerance by regulating the response mechanisms at
physiological, biochemical and gene levels.