ARPA (HORDEUM VULGARE L.) ÇEġĠTLERĠNĠN HEKZAVALENT KROM STRESĠNE KARġI TOLERANSININ BELĠRLENMESĠ

Abstract

Bu araştırmada, Türkiye’de ekimi yapılan bazı arpa (Hordeum vulgare L.) çeşitlerinin hekzavalent kroma [Cr(VI)] karşı toleransı erken fide evresinde hidroponik kültür ortamında incelenmiştir. Bu araştırmanın ilk aşamasında, sekiz arpa çeşidinin (Angora, Avcı-2002, Aydanhanım, Başgül, Bülbül-89, Orza-96, Tarm-92, Zeynelağa) gövde ve kök büyümesi üzerine farklı Cr(VI) konsantrasyonlarının (0, 75, 150 ve 225 |iM) etkisi incelenmiştir. Cr(VI) konsantrasyonunun artışına bağlı olarak arpa çeşitlerinin gövde ve kök uzunlukları, taze ve kuru ağırlıkları genellikle önemli düzeyde azalmıştır. Arpa çeşitlerinin Cr(VI) toleransındaki farklılıkları belirlemek için gövde ve kök kuru ağırlığının bir fonksiyonu olarak tolerans indeksi (%) değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, krom stresine en toleranslı arpa çeşidi Zeynelağa, en hassas çeşit ise Orza-96 olarak belirlenmiştir. Araştırmanın ikinci aşamasında, Cr-toleranslı Zeynelağa ve Cr-hassas Orza-96 arpa çeşitlerinde Cr birikimi, fotosentetik pigment içeriği, 5-aminolevülinik asit dehidrataz (ALAD) aktivitesi, prolin içeriği, malondialdehit (MDA) içeriği, bazı antioksidant enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), guaiakol peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT)] aktivitesi ve total çözünebilir proteinlerin iki- yönlü (2-D) elektroforetik profilleri üzerine Cr(VI) stresinin etkisi belirlenmiştir. ı 1) Arpa çeşitlerinin gövde dokusuna göre kök dokusunda daha fazla Cr birikmiştir. Cr-hassas Orza-96 arpa çeşidine göre Cr-toleranslı Zeynelağa arpa çeşidinin gövde dokusundaki Cr birikimi nispeten daha fazla belirlenirken, zıt durum kök dokusunda belirlenmiştir. 2) Cr-toleranslı Zeynelağa arpa çeşidinin toplam klorofil (klorofil a + b) içeriği kontrole göre 75 pM Cr(VI) konsantrasyonunda önemli düzeyde artarken, 225 pM Cr(VI) konsantrasyonunda önemli düzeyde azalmıştır. Buna karşın, Cr- hassas Orza-96 arpa çeşidinin toplam klorofil içeriği Cr(VI) konsantrasyonunun artışına bağlı olarak önemli düzeyde azalmıştır. Zeynelağa arpa çeşidine göre Orza-96 arpa çeşidinin karotenoid içeriği Cr(VI) stresinden daha fazla etkilenmiştir. Cr(VI) stresi her iki arpa çeşidinde ALAD aktivitesini önemli düzeyde azaltmış olmasına rağmen, iki arpa çeşidinin ALAD aktiviteleri arasında belirgin bir farklılık belirlenmemiştir. 3) Cr-toleranslı Zeynelağa ve Cr-hassas Orza-96 arpa çeşitlerinin yaprak dokusunda prolin ve MDA içerikleri Cr(VI) konsantrasyonunun artışı ile önemli düzeyde artmıştır. Bu etki, Zeynelağa arpa çeşidine göre Orza-96 arpa çeşidinde daha belirgin bulunmuştur. 4) Cr(VI) stresi, Cr-toleranslı Zeynelağa ve Cr-hassas Orza-96 arpa çeşitlerinin yaprak dokularında SOD, APX, POD ve CAT antioksidant enzim aktivitelerinde artışa neden olmuştur. Kontrole göre 225 pM Cr(VI) konsantrasyonunda SOD aktivitesi Zeynelağa arpa çeşidinde 2 kat daha yüksek bulunurken, Orza-96 arpa çeşidinde 3 kat daha yüksek bulunmuştur. APX aktivitesi Cr-toleranslı Zeynelağa arpa çeşidine göre Cr-hassas Orza-96 arpa çeşidinde daha fazla artış göstermiştir. Cr-toleranslı Zeynelağa arpa çeşidinin POD aktivitesi Cr-hassas Orza-96 arpa çeşidininkine göre daha fazla teşvik edilmiştir. Bununla birlikte, 75 ve 150 pM Cr(VI) konsantrasyonunda Zeynelağa arpa çeşidinin Orza-96 çeşidine göre önemli düzeyde daha yüksek CAT aktivitesine sahip olduğu belirlenmiştir. 5) Protein analizlerinde, kontrol ve 225 pM Cr(VI) konsantrasyonuna maruz bırakılmış Cr-toleranslı Zeynelağa ve Cr-hassas Orza-96 arpa çeşitlerinin yaprak dokularından ekstrakte edilen toplam çözünebilir proteinler, iki-yönlü (2-D) elektroforezi (ÎEF/SDS-PAJE) takiben gümüş boyama kullanılarak analiz edilmiştir. Cr(VI) stresinin sonucu olarak, arpa çeşitlerinin yaprak dokusunda düşük moleküler ağırlıklı proteinler (<31.5 kDa) değerlendirilmiştir. Kontrole göre 225 |iM Cr(VI) konsantrasyonunda, Zeynelağa ve Orza-96 arpa çeşidinde iki yeni protein (22.0 kDa, pl 6.6 ve 22.5 kDa, pl 6.9) sentezlenmiştir. Zeynelağa arpa çeşidinde 5 proteinin (21.0-23.9 kDa, pI 6.1-7.5) sentezi Cr(VI) stresi altında belirgin şekilde artarken, Orza-96 arpa çeşidinde 6 proteinin (21.0¬23.9 kDa, pI 6.2-7.5) sentezi belirgin şekilde artmıştır. Bununla birlikte, Zeynelağa ve Orza-96 arpa çeşitlerinde sırasıyla 15 ve 16 proteinin (15.6-30.1 kDa, pI 5.7-7.0) miktarı belirgin şekilde azalmıştır.