Arpa fidelerinde sodyum nitroprussid teşvikli Nacl toleransı üzerine proteomik analizler

Abstract

Tarım topraklarının tuza maruz kalması dünya çapında ciddi bir sorun teşkil etmektedir. Bitkilerde tuz toleransını artırmak için farklı stratejiler geliştirilmiştir. Dışsal sodyum nitroprussid (SNP) uygulamasının tuzluluğun zararlı etkilerini hafifletebileceği ve bitkilerin tuz toleransını teşvik edebileceği gösterilmiş olmasına karşın, SNP'nin proteomik değişikliklerin düzenlenmesindeki rolleri tam olarak anlaşılamamıştır. Bu amaçla, arpa (Horedum vulgare L.) fidelerinin tuz stresine verdiği tepkileri daha iyi anlamak ve tuz kaynaklı hasarı hafifletmede dışsal SNP'nin koruyucu rollerini anlamak için NaCl ve/veya SNP uygulamalarına maruz bırakılan arpa fidelerinin yaprak dokularında karşılaştırmalı proteomik analizler yapılmıştır. Dışsal SNP uygulamasının NaCl stresi tarafından inhibe edilen fide büyümesini iyileştirdiği belirlenmiştir. Proteomik analizler, 24 proteinin SNP ve/veya NaCl stresi uygulamalarında farklı şekilde ifade olduğunu göstermiştir. Bu proteinlerden 15’i MALDI-TOF/TOF kütle spektrometrisi ile başarıyla tanımlanmıştır. Gen ontolojisi analizi; fotosentez, protein metabolizması, stres savunma ve enerji metabolizması gibi yolakların SNP ve/veya NaCl uygulamaları ile düzenlendiğini ortaya koymuştur. Dışsal SNP uygulaması, tuz stres altındaki arpa fidelerinin yapraklarında 20 kDa şaperonin, proteazom altbirim beta tip-2, 2-Cys peroksiredoksin BAS1, tiyazol biyosentetik enzim 1-1, ferredoksin-NADP redüktaz, S-adenozilmetiyonin sentetaz 3 ve uzama faktörü Tu proteinlerinin ekspresyon seviyelerini arttırmıştır. Mevcut sonuçlar, SNP'nin fotosentezin düzenlenmesi, yanlış katlanmış veya hasarlı proteinlerin parçalanması, stres savunmasının aktivasyonu ve poliaminler, prolin ve GABA sentezinin teşvik edilmesi yoluyla NaCl'nin neden olduğu büyüme inhibisyonunu hafifletebileceğini ileri sürmektedir. Bu çalışma, arpa fidelerinde tuz stresine yanıt olarak SNP'nin moleküler mekanizmasına proteomik düzeyde bilgi sağlayan ilk çalışmadır.

The salinization of agricultural soils poses a serious challenge in worldwide. Different strategies have been developed to improve salt tolerance of plants. Although it has been shown that exogenous sodium nitroprusside (SNP) administration can alleviate the harmful effects of salinity and promote plants salt tolerance, the roles of SNP in regulating proteomic changes have not been fully understood. For this purpose, comparative proteomic analysis were performed on leaf tissues of barley seedlings exposed to NaCl and / or SNP applications in order to better understand the responses of barley (Horedum vulgare L.) seedlings to salt stress and to understand the protective roles of exogenous SNP in alleviating salt-induced damage. The results showed that exogenous SNP application restored the seedling growth inhibited by NaCl stress. Proteomic analysis indicated that 24 proteins were differentially expressed under SNP and/or NaCl stress treatments. Among them, 15 proteins were successfully identified by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry. Gene ontology analysis revealed that several pathways were regulated by SNP and/or NaCl treatments, including photosynthesis, protein metabolism, stress defense, and energy metabolism. Exogenous SNP treatment was increased the expression levels of 20 kDa chaperonin, proteasome subunit beta type-2, 2-Cys peroxiredoxin BAS1, thiazole biosynthetic enzyme 1-1, ferredoxin-NADP reductase, S-adenosylmethionine synthetase 3, and elongation factor Tu proteins in the leaves of barley seedlings under salt stress. The present results suggest that SNP may alleviate NaCl-induced growth inhibition through regulation of photosynthesis, degradation of misfolded/damaged proteins, activation of stress defense, and the promoting of the synthesis of polyamines, proline and GABA. This study is the first to provide insights at the proteomic level into the molecular mechanism of SNP in response to salt stress in barley seedlings.