Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

Tuz ve Kuraklık Stresi Etkisindeki Arpa (Hordeum vulgare L.) Bitkisinde Moleküler Analizler

Bu çalışmada, abiyotik stres faktörlerinin (tuz stresi ve kuraklık) etkisinde kalmış arpa bitkisinde (Hordeum vulgare L. var. Tokak) meydana gelen fizyolojik yanıt, antioksidan enzim aktivitelerindeki değişimler ve sentezlenen transkripsiyon faktörleri incelendi.

Arpa embriyo kültürlerinde tuz stresi koşulları MS besi ortamına farklı konsantrasyonlarda (10, 40, 50, 60 mM) CaCl2 eklenerek sağlandı. Kontrol materyali düz MS besi ortamında yetiştirildi. Tuz stresinin Tokak varyetesinde rejenerasyon sayısını istatistiksel olarak etkilemediği, artan tuz konsantrasyonunun kontrole göre ortalama gövde uzunluğunda azalmaya neden olduğu saptandı (p=0). Tuz konsantrasyon artışına bağlı olarak ortalama kök uzunluğu kontrole göre azalırken (p<0.01), 50 ve 60 mM CaCl2 uygulaması ile kök gelişimi tamamen engellendi.

Kuraklık etkisi ise kontrol ortamında yetişen 10 günlük bitkilerin %20 PEG ilaveli sıvı MS besi ortamında 1, 3, 5 ve 24 saat bekletilmeleri ile oluşturuldu. Kontrol ortamında, kuraklık ve tuz stresi etkisindeki bitkilerde abiyotik stres yanıtında rol oynayan antioksidan enzimlerin (peroksidaz, katalaz ve süperoksit dizmutaz) aktivitelerindeki değişimler incelendi. Hem tuz hem de kuraklık etkisinde bırakılan Tokak varyetesinde antioksidan enzim aktivitelerinde stres faktörünün etkisine bağlı olarak kontrol materyaline göre artış gözlendi. Peroksdidaz aktivitesinde en yüksek aktivite 60 mM tuz uygulaması ve 1 saatlik kuraklık uygulamasında, katalaz aktivitesindeki en yüksek aktivite 10 mM tuz ve 3 saat kuraklık uygulamasında, süperoksit dismutaz aktivitesinde ise 60 mM tuz ve 5 saat kuraklık uygulamasında en yüksek aktite gözlendi. Sonuç olarak, abiyotik stres toleransının antioksidan savunma sistemi ile yakından ilişkili olduğu belirlendi.

Tokak varyetesinde stres toleransında görevli olan çok sayıdaki proteinin sentezini düzenleyen genel transkripsiyon faktörleri RT-PCR analizi ile araştırıldı. DREB2 ve WRKY38’in hem tuz hem de kuraklık toleransından sorumlu transkripsiyon faktörleri oldukları belirlendi. WRKY38 gen anlatımının tuz stresine bağlı olarak arttığı da deneysel olarak gösterildi.

Bu araştırma projesi ile ekonomik değere sahip Tokak varyetesinin mevcut tuz ve kuraklık toleransı saptandı. Strese karşı bitki savunmasında görev alan antioksidan enzim aktiviteleri ve stres yanıtında görevli proteinlerin sentezinde rol alan genel transkripsiyon faktörleri belirlendi. Elde edilen bu bulgular, arpada abiyotik stres toleransından sorumlu mekanizmaların araştırılmasına katkıda bulunacaktır. Ayrıca Türk arpa varyetelerinde stres toleransının gen aktarımı ile artırılmasına yönelik gerçekleştirilecek olan çalışmanın da ön bulgularını oluşturmaktadır.