Kısa süreli kuraklık stresi altındaki buğdayda metilglioksal (MG) miktarı üzerine glisin betain'in etkisinin araştırılması

Abstract

Küresel iklim değişikliğinin sonuçlarından biri olan kuraklık, tarımsal sürdürülebilirliği ve verimi olumsuz yönde etkileyen en büyük sorundur. Bitkiler, kuraklık gibi çevresel stres koşulları altında metilglioksal (MG) gibi toksik aldehitler üretmektedir. Reaktif karbonil türü (RKT) olan MG hücrede özellikle kloroplast ve mitokondride hidrojen peroksit (H2O2) gibi reaktif oksijen türlerinin (ROT) oluşumunu teşvik ederek oksidatif hasara neden olmaktadır. Glisin betain (GB) gibi ozmolitler, kuraklık stresinin neden olduğu oksidatif hasarın yıkıcı etkilerinin azaltılmasında ozmo-koruyucu olarak rol oynar. Bu çalışmada, iki buğday çeşidine (kuraklığa-duyarlı Selçuklu, kuraklığa- dayanıklı Demir-2000) eksojen GB uygulamasının kısa süreli kuraklık stresi altında fizyolojik [kök ve gövde uzunluğu, biyokütle, spesifik yaprak alanı (SYA), toplam klorofil içeriği, bağıl su içeriği (BSİ)] ve biyokimyasal (toplam protein, H2O2 ve MG miktarı) parametreler üzerine etkisi araştırılmıştır. Buna göre, 20 günlük buğday fidelerine 5 mM GB foliar olarak püskürtülerek uygulamayı izleyen 24. saatte kuraklık stresi başlatılmış ve 7 günün sonunda bitki örneklemesi yapılmıştır. Sonuçlarımız, Selçuklu çeşidinde GB uygulamasının kuraklık stresinin negatif etkilerini azaltıp fizyolojik parametreleri arttırdığı fakat, Selçuklu çeşidinde daha etkili olduğunu göstermiştir. Buna ek olarak eksojen GB uygulamasının H2O2 ve MG'nin yarattığı toksit etkileri her iki çeşitte de kontrol seviyesinde koruduğu saptanmıştır.

Drought is one of the consequences of global climate change, and it is the biggest problem that negatively affects agricultural sustainability and yield. Plants produce toxic aldehydes such as methylglyoxal (MG) under environmental stress conditions, including drought. MG, which is a reactive carbonyl species (RCS), causes oxidative damage by promoting the formation of reactive oxygen species (ROS) such as hydrogen peroxide (H2O2) in the cell, especially in the chloroplast and mitochondria. Osmolytes such as glycine betaine (GB) act as osmo-protectants in reducing the destructive effects of oxidative damage caused by drought stress. In this study, the effect of exogenous GB application on two wheat cultivars (drought-sensitive Selçuklu, drought-resistant Demir-2000) on physiological [root and shoot length, biomass, specific leaf area (SLA), total chlorophyll content, relative water content (RWC)] and biochemical (total protein, H2O2 and MG amount) parameters under short-term drought stress were investigated. Accordingly, 20-day-old wheat seedlings were sprayed with 5 mM GB foliar, drought stress was initiated at the 24th h following the application and plant sampling was performed at the end of 7 days. Our results showed that GB application in Selçuklu cultivar decreased the negative effects of drought stress and increased physiological parameters, but it was more effective in Selçuklu cultivar. In addition, it was determined that the application of exogenous GB preserved the toxic effects of H2O2 and MG at the control level in both cultivars.