Borik asit uygulanan bazı aspir (carthamus tinctorius L.) çeşitlerinin antioksidan enzim aktivitelerinde meydana gelen değişikliklerin ekofizyolojik parametreler, fizyolojik ve moleküler yöntemlerle belirlenmesi

Abstract

Aspir bitkisi (Carthamus tinctorius L.) Compositae familyasına ait önemli bir endüstri bitkisidir. Carthamus cinsinin dünya üzerinde 25 yabani türü yetişmektedir ve bu cins ülkemizde 8 tür ile temsil edilmektedir. Ülkemizde yetiştiriciliği yapılan ve birçok kullanım alanına sahip olan aspir, kuraklık ve tuzluluk gibi bazı abiyotik stres faktörlerine karşı toleransı yüksek olması sebebiyle marjinal alanların değerlendirilmesinde önemli bir potansiyele sahiptir. Ekolojik koşulların değişmesiyle bitkilerde ekolojik, fizyolojik, moleküler değişiklikler meydana gelmekte ve bitkiler stres faktörlerine karşı çeşitli korunma mekanizmaları geliştirmektedir. Bu durum bitkilerin ürün kalitesini ve miktarını sınırlandırmaktadır. Bu çalışmada, farklı konsantrasyonlarda (0, 5, 10, 15 mM) borik asit uygulanan üç farklı aspir çeşidine ait APX, CAT, GR ve SOD enzim aktiviteleri spektrofotometrik olarak ölçülmüş ve bu enzimlerin ekspresyon seviyelerinde meydana gelen değişiklikler kantitatif gerçek zamanlı PZR kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca aspir çeşitlerinin değişen konsantrasyonlara bağlı olarak % çimlenme miktarları, kök -gövde uzunluğu, kök-gövde yaş-kuru ağırlığı, biyokütle ve tohum canlılık indeksleri tespit edilmiştir. Ekofizyolojik parametrelerden elde edilen sonuçlara göre yüksek borik asit konsantrasyonunun aspir çeşitlerinde erken büyüme evresini olumsuz etkilediği tespit edilmiştir. Spektrofotometrik ölçümlerde artan konsantrasyonlara bağlı olarak SOD ve APX enzim aktivitesinin arttığı; CAT ve GR enzim aktivitesinin azaldığı görülmüştür. Antioksidan enzimlerin kantitatif gerçek zamanlı PZR sonuçları değerlendirildiğinde; Dinçer çeşidinde APX ve SOD, Balcı çeşidinde APX, Remzibey çeşidinde ise çalışılan tüm antioksidan enzimlerin gen ekspresyon seviyelerinde artış olduğu belirlenmiştir. Yüksek konsantrasyonlarda borik asit uygulamasının neden olduğu oksidatif stresle baş edebilmek için en yüksek antioksidan kapasiteye sahip çeşidin Remzibey, en düşük kapasiteye sahip çeşidin ise Balcı olduğu; Dinçer çeşidinin ise bora karşı toleransta Balcı çeşidine daha yakın olduğu tespit edilmiştir.

Safflower (Carthamus tinctorius L.) is an essential industrial plant which belongs to the family Compositae. Twenty-five different wild type of Carthamus grows around the World and 8 of them are present in Turkey. Safflower, which is cultivated and has many area of use in Turkey has an important potential in the evaluation of marginal areas as it has high tolerance against some abiotic stress factors like drought and salinity. Ecological, physiological, molecular changes occur in plants with the change of ecological circumstances, and thus plants develop various defence mechanisms against the stress factors. This limits the product quality and quantity. In this study APX, CAT, GR and SOD enzyme activities belonging to the three different safflower types which were applied boric acid in different concentrations (0, 5, 10, 15 mM) measured spectrophotometrically and the changes occurred in the expression levels of these enzymes were obtained by quantitative real-time PCR. Besides, % germination amounts, root/shoot length, root/shoot fresh-dry weight, biomass and seed vitality index based on changing concentrations. According to the results obtained from the ecophysiological parameters, it is found out that high boric concentration affected the early seedling stage in safflower varieties adversely. It was observed that SOD and APX enzyme activity is increased and CAT and GR enzyme activity is decreased based on the increasing concentrations in spectrophotometric measurements. When quantitative real-time PCR results of the antioxidant enzymes reviewed, increase is observed in the gene expression level of APX and SOD in Dinçer variety, APX in Balcı variety and in all of the antioxidant enzymes studied in Remzibey variety. Remzibey variety is found out to have the highest antioxidant capacity to cope with oxidative stress caused by boric acid application at high concentrations, Balcı variety is found out to have the lowest antioxidant capacity to cope with oxidative stress caused by boric acid application at high concentrations. Dinçer variety is found out to be closer to Balcı in tolerance against boron.