TRITICUMAESTIVUML. VE TRITICUMDURUMDESF.’UN BAZI ÇEŞİTLERİNDE FOTOSENTETİK PİGMENT BİRİKİMİ, HÜCRE CANLILIĞI VE YÜKSEK SICAKLIK ŞOKU PROTEİNLERİNİN SENTEZİ ÜZERİNE YÜKSEK SICAKLIĞIN ETKİSİ

Abstract

Bu araştırmada, erken fide evresindeki 16 ekmeklik (Triticum aestivum L.) ve 14 makarnalık (Triticum durum Desf.) buğday çeşidinin hücre canlılığı ve fotosentetik pigment birikimi üzerine farklı sıcaklık uygulamalarının etkisi incelenmiştir. Buna ilaveten, farklı sıcaklık uygulamalarına maruz bırakılan bazı termal toleranslı ve duyarlı ekmeklik ve makarnalık buğday çeşitlerinin ilk yaprak dokularından ekstrakte edilen toplam çözünebilir proteinlerin iki-yönlü (2-D) elektroforetik profillerindeki çeşitlilik belirlenmiştir. Hücre canlılık [2,3,5-trifeniltetrazolium klorür (TTC) indirgenme testi] testinde, ekmeklik ve makarnalık buğday çeşitlerinin 25°C’de büyütülmüş 5 günlük fideleri uyum (37°C, 24 sa) ve uyumu takiben 50°C’de 1 sa uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Uyum sıcaklığına göre uyumu takiben yüksek sıcaklık şoku uygulamasında TTC indirgenmesi önemli düzeyde azalmıştır (P<0.05). Bu test kullanılarak çeşitlerin termal tolerans seviyeleri arasında önemli farklılıklar belirlenmiştir. Zarar görmüş ilk yaprak dokularında gerçekleştirilen TTC testinde, ekmeklik buğday çeşidi Basribey-95 (%76.33) en yüksek termal toleransa sahipken, ekmeklik buğday çeşidi Sönmez-2001’in (%7.91) en düşük termal toleransa sahip olduğu belirlenmiştir. Ek olarak, tüm çeşitlerin termal tolerans değerlerinin ortalamasına (%30.86) göre ekmeklik buğday çeşitlerinden Basribey-95, Gerek-79, İkizce-96, Bezostaya-1, Ceyhan-99, Gönen-98, Gün-91 ve makarnalık buğday çeşitlerinden Amanos-97, Ankara-98, Ege-88, Fuatbey-2000, Çakmak-79’un termal tolerans değerleri ortalamanın üzerinde bulunmuştur. Fotosentetik pigment birikimi testinde, ekmeklik ve makarnalık buğday çeşitlerinin 5 günlük etiyole fideleri kontrol (25°C, 24 sa), uyum (37°C, 24 sa) ve uyumu takiben yüksek sıcaklık şoku (37°C, 24 sa^50°C, 1 sa) uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Karanlıktaki sıcaklık uygulamalarını takiben 25°C’de 24 sa sürekli ışığa maruz bırakılan fidelerde toplam klorofil (Klo a+b) ve karotenoidlerin pigmentasyonu belirlenmiştir. Ekmeklik ve makarnalık buğday çeşitlerinde Klo a+b birikimi sıcaklığın artmasına bağlı olarak önemli düzeyde azalmıştır (P<0.05). 37°C/25°C oranında (%), Klo a+b birikimindeki azalma ekmeklik buğday çeşitlerinde %15.37’den (Ceyhan-99) %50.73’e (İkizce-96) aralanırken, bu azalma makarnalık buğday çeşitlerinde %22.23’ten (Gediz-75) %61.97’ye (Kızıltan-91) aralanmıştır. 37^50°C/25°C oranında (%) Klo a+b birikimindeki azalma ekmeklik buğday çeşitlerinde %32.13’den (Gönen-98) %60.06’ya (Cumhuriyet-75) aralanırken, bu azalma makarnalık buğday çeşitlerinde %45.19’dan (Ege-88) %67.14’e (Ankara-98) aralanmıştır. İlginç olarak, Klo a+b birikimindeki azalma bakımından makarnalık ve ekmeklik buğday çeşitleri 37°C/25°C ve 37^50°C/25°C oranlarında tüm çeşitlerin ortalamalarının (sırasıyla %32.44 ve %48.40) altında ve üzerinde benzer dağılım göstermiştir. Karotenoidlerin pigmentasyonu bazı çeşitlerde kontrole göre yalnızca tek bir sıcaklık uygulamasında azalırken, bazı çeşitlerde kontrole göre her iki sıcaklık uygulamasında önemli düzeyde azalmıştır. Buna karşın, bazı çeşitlerde karotenoidlerin birikimi yüksek sıcaklıktan etkilenmemiştir. Klorofil/karotenoid oranı genellikle sıcaklığın artışıyla kademeli olarak azalmıştır. 37°C/25°C ve 37^50°C/25°C oranlarında, klorofil/karotenoid oranındaki azalma (%) makarnalık buğday çeşitlerine göre ekmeklik buğday çeşitlerinde genellikle daha düşük bulunmuştur. Protein analizlerinde, 37^50°C/25°C oranında toplam klorofil birikimindeki azalma (%) temelinde termal toleranslı ekmeklik (Gönen-98) ve makarnalık (Ege-88) ile termal duyarlı ekmeklik (Cumhuriyet-75) ve makarnalık (Ankara-98) buğday çeşitleri seçilmiştir. Buğday çeşitlerinin 5 günlük fideleri farklı sıcaklık uygulamalarına [25°C (24 sa), 37°C (24 sa) ve 37 (24 sa)^50°C (1 sa)] maruz bırakılmış ve sonra ilk yaprak dokularından ekstrakte edilen toplam çözünebilir proteinlerin profilleri iki-yönlü (2-D) elektroforezi (İEF/SDS-PAJE) takiben gümüş boyama kullanılarak analiz edilmiştir. İlginç olarak, sentezi kaybolan, yeni sentezlenen ve/veya sentezi belirgin olarak artan ya da azalan proteinlerin tamamı düşük moleküler ağırlıkta (16.1-24.0 kDa) ve genellikle asidik karakterdedir (pI 4.8-6.9). Buğday çeşitlerinden Gönen-98’de 22.9 kDa (pI 6.4), Ege-88’de 16.2 kDa (pI 6.0) ve Ankara-98’de 20.1 ve 20.7 kDa (pI 4.8) molekül ağırlıklı 4 normal hücresel protein kontrole göre her iki yüksek sıcaklık uygulamasında kaybolmuştur. Buna ilaveten, Ankara-98 çeşidinin kontrol uygulamasında belirlenen iki protein (23.0 kDa, pI 6.4 ve 23.8 kDa, pI 6.4) yalnızca 37^50°C uygulamasında kaybolmuştur. Diğer taraftan, cv. Gönen-98’de 16 yüksek sıcaklık şoku proteini (YSŞP) (18.0-23.6 kDa, pI 5.4-7.8), cv. Cumhuriyet-75’de 11 YSŞP (17.7-22.9 kDa, pI 6.0-7.1), cv. Ege-88’de 14 YSŞP (18.3-22.9 kDa, pI 6.0-7.8) ve cv. Ankara-98’de 8 YSŞP (18.0-22.9 kDa, pI 6.0-6.4) kontrole göre 37°C ve/veya 37^50°C uygulamasında yeni sentezlenmiştir. Kontrol uygulamasında belirlenen 3 normal hücresel proteinin (16.1, 16.1 ve 23.0 kDa, pI 6.3, 6.4 ve 6.6) miktarı yüksek sıcaklık uygulamalarında belirgin şekilde azalırken, bu proteinlerden 23.0 kDa (pI 6.4) protein Ankara-98’de yalnızca 37^50°C uygulamasında kaybolmuştur. Bununla birlikte, cv. Gönen-98’de 23.6 kDa (pI 6.7) proteinin miktarı yüksek sıcaklık uygulamalarında belirgin şekilde artmıştır. Farklı sentez durumlarındaki bu proteinlerin termal toleransın kazanılmasında önemli rol oynadığı ileri sürülebilir.