Atilla Levent Tuna, Büşra Eroğlu

Tuz stresi altindaki biber (Capsicum Annuum L.) bitkisinde bazi organik ve inorganik bileşiklerin antioksidatif sisteme etkileri

Laboratuvar şartlarında saksı denemesi şeklinde yürütülmüş olan bu çalışmada biber (Capsicum annuum L.) bitkisine NaCl (100 mM) yanı sıra, organik bileşiklerden: askorbik asit (0.5 mM), salisilik asit (0.1 mM), nitrik oksit (Sodium nitroprusside; 100 µM), prolin (10 mM) ve inorganik bileşiklerden: silisyum (2 mM), kalsiyum (10 mM) ve potasyum (10 mM) yaprak yoluyla uygulanmıştır. Tuz stresi altındaki biber bitkisinde genel vejetatif gelişme durumu ile bu organik ve inorganik bileşiklerin biber bitkisinin lipit peroksidasyon düzeyleri ve antioksidatif savunma sistemi üzerine etkinlikleri araştırılmıştır. Deneme sonunda yapılan analizlerde; yapraklarda membran geçirgenliği (% EC), prolin, klorofil ve karotenoid kapsamları, antioksidatif enzimlerden SOD, POX, CAT aktiviteleri tayini yapılmış, ayrıca bazı bitki gelişim parametreleri saptanmıştır. Aynı zamanda, yapraklarda bazı makro elementlerin (Na, Ca, K ve P ) içeriği belirlenmiştir. Araştırma sonunda elde edilen verilere göre; artan tuz stresi altında biber bitkisi yapraklarında elektriksel geçirgenlik, lipid peroksidasyonu, prolin içeriği ve antioksidatif enzim aktivitelerinde artış, bazı organik ve inorganik bileşiklerin tuzlu ortama ilavesiyle bu parametrelerde düşüş gözlenmiştir. Bunun yanı sıra tuzlulukla beraber azalma göstermiş olan yaprak makro element içeriği, gövde ve kök yaş ve kuru ağırlığı ortama bazı organik ve inorganik bileşiklerin eklenmesiyle olumlu olarak değişim göstermiştir. Bu bileşikler arasında lipit peroksidasyonun regülasyonunda en iyi etkiyi AsA, enzimatik antioksidatif sistemin regülasyonunda NO ve yaprak kuru ağırlığında ise K göstermiştir. Kontrollü şartlarda ve tuz stresi altında yetiştirilen biber bitkisinde etkinlikleri karşılaştırılmış olan organik ve inorganik bileşiklerden antioksidatif sistemi destekleyerek, bitki metabolizmasını düzenleyici ve tuz stresini hafifletmede en fazla etkiye sahip olan bileşiklerin tuzlu şartlarda kullanılabileceği ön yargısına varılmıştır.

Effects of some organic and inorganic compounds on antioxidative system in pepper (Capsicum annuum L.) plant under salt stress

In this study conducted as a pot experiment under laboratory conditions, in addition to NaCl (100 mM), some organic compounds, ascorbic acid (0.5 mM), salicylic acid (0.1 mM), nitric oxide (as SNP;100 µM), proline (10 mM) and some inorganic compounds such as silicon (2 mM), calcium (10 mM) and potassium (10 mM) were applied to pepper plant foliarly. Thus, general development situation in pepper plants under salt stress as well as comparative effects of these organic and inorganic compounds on lipid peroxidation and antioxidative defense system of pepper plant were investigated. At the end of analyses made during the study, membrane permeability (EC %), proline, chlorophyll and carotenoid contents, some antioxidative enzyme activities (SOD, POX CAT) were revealed, furthermore some plant growth parameters were determined. At the same time, the content of some macro elements (Na, Ca, K and P) in leaves were analyzed. It was observed that membrane permeability, lipid peroxidation, proline content and antioxidative enzyme activities increased in pepper leaves under ascending salinity stress, however, these parameters decreased with the addition of some organic and inorganic compounds. Additionally, the content of leaf macro element, which showed a decline with salinity, and also plant length, stem diameter, stem-root fresh and dry weights changed positively with the addition of some organic and inorganic compounds to the growth media. It was observed that among these compounds AsA, NO and K were the most effective ones for suppression of lipid peroxidation, the regulation of enzymatic antioxidative system and leaf dry weight, respectively. Consequently, it was thought that the ones having the greatest effect on diminishing salinity stress and the ability of regulating plant metabolism by supporting antioxidative system among organic and inorganic compounds, of which activities were compared in pepper plant grown under salinity stress and controlled conditions, could be used under salinity.

Keywords:

Salinity, Pepper Exogenous applications, Antioxidants,

PDF

___

Abdelhamid, M.T., Rady, M.M., Osman, A.S., Abdalla, M.A., 2013. Exogenous application of proline alleviates saltinduced oxidative stress in Phaseolus vulgaris L. Plants. J. Hortic. Sci. Biotech. 88(4): 439-446.
Akat, H., 2012. Tuz stresi koşullarında yetiştirilen Limonium sinuatum bitkisinde kalsiyum uygulamalarının verim ve gelişim kriterleri üzerine etkisi, Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, İzmir, 184s.
Alscher R. G., Ertürk N., Heath L. S., 2002. Role of superoxide dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants. J. Exp. Bot. 372: 1331-1341.
Ashraf, M., Harris, P. J. C., 2004. Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Sci. 166: 3–16.
Bak, Z.D., 2009. Tuz stresine maruz bırakılan iki kabak çeşidinde (Cucurbita pepo L.) salisilik asit uygulamasıyla gelişen fizyolojik ve biyokimyasal değişimler. Yüksek Lisans Tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon,89s.
Baran, A., Doğan M., 2014. Tuz stresi uygulanan soyada (Glycine max L.) Salisilik asidin fizyolojik etkisi. S.D.Ü. Fen Bil. Enst. Der. 18(1): 78-84.
Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare, I.D. 1973. Rapid determination of free proline for water stres studies. Plant Soil, 39: 205-207.
Beauchamp, C., Fridovich, I., 1971. Superoxide Dismutase: Improved Assays and an Assay Applicable to Acrylamide Gels. Anal. Biochem. 44: 276-287.
Bergmeyer, N., 1970. Methoden der enzymatischen Analyse, AkademieVerlag, 1: 636–647.
Büyük, İ., Aydın, S. S., Aras, S., 2012. Bitkilerin stres koşullarında verdiği molekuler cevaplar, Türk Hijyen Deney. Biyol. Der. 69(2): 97-110.
Chance. B., Maehly, A. C., 1955. Assay of catalase and peroxidases, Methods Enzymol. 2: 764-775.
Chinnusamy, V., Jagendorf, A., Zhu, J., 2005. Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Sci. 45: 437–448.
Conklin, P.L., 2001. Recent advances in the role and biosynthesis of ascorbic acid in plants. Plant Cell Environ. 24: 383–394.
Çelik, A., 2014. Nitrik oksit uygulamasının tuz stresi altında yetiştirilen mısır bitkisinin mineral beslenmesi ve bazı fizyolojik özellikleri üzerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta, 76s.
Çulha, Ş., Çakırlar, H., 2012. Tuzluluğun bitkiler üzerine etkileri ve tuz tolerans mekanizmaları, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11: 11-34.
Delledonne, M., Zeier, J., Marocco, A., Lamb, C., 2001. Signal interactions between Nitric oxide and reactive oxygen intermediates in the plant hypersensitive disease resistance response. Proc. Nation. Acad. Sci. 98(23): 13454–13459.
Demiral, T., 2003. Genç pirinç fidelerine dışarıdan glisinbetain uygulanmasıyla tuza (NaCl) toleransının arttırılmasında antioksidan enzim aktivitesinin rolünün araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir,72s.
Dolatabadian, A., Sanavy, S.A., Chashmi, N.A., 2008. The effects of foliar application of ascorbic acid (vitamin C) on antioxidant enzymes activities, lipid peroxidation and proline accumulation of canola (Brassica napus L.) under conditions of salt stress. J. Agron. Crop Sci. 194: 206-213.
El-Lethy, S.R., Abdelhamid, M.T., Reda, F., 2013. Effect of Potassium application on wheat (Triticum aestivum L.) cultivars grown under salinity stress. World Appl. Sci. J. 26(7): 840-850.
Erkılıç, E.G., 2005. Tuz stresi altındaki biber (Capsicum annuum L.) fidelerinde salisilik asitin prolin birikimi ve bazı fizyolojik özelliklere etkisi. Yüksek Lisans Tezi Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 120 s.
Ertekin F., 2010. Kabakta (Cucurbita spp.) yeşil aksam ve kök bölgesindeki iyon dağılımının tuz stresine toleransın belirlenmesinde kullanım olanakları üzerinde bir araştırma. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 109s.
Esim, N., Atıcı, Ö., 2012. Nitrik oksit (NO) düşük sıcaklık stresi altındaki mısırda (Zea mays L.) antioksidatif sistemi düzenler. 21. Ulusal Biyoloji Kongresi, 3-7 Eylül, İzmir.
Flowers, T.J., Yeo, A.R., 1995. Breeding for salinity resistance in crop plants where next. Australian J. Plant Physiol. 22: 875–884.
Foyer, C.H., Lelandais, M., Kunert, K.J. 1994. Photooxidative stress in plants. Phsiol. Plant. 92(4): 696-717.
Ghoulam, C., Foursy, A., Fores, K., 2002. Effects of salt stres on growth inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. Environ. Exp. Bot. 47: 39-50.
Gossett, D.R., Millhollon, E.P., Lucas, M.C., 1994. Antioxidant response to NaCl stress in salt tolerant and salt sensitive cultivars of cotton. Crop Sci. 34: 706-714.
Hasanuzzaman, M., Nahar, K., Fujita, M., 2013. Plant response to salt stress and role of exogenous protectants to mitigate saltinduced damages. P.Ahmad, M.M. Azooz, M.M.VProsod (Eds.), in: Ecophysiology and responses of plants under salt stress, pp: 25-87.
Hasegawa, P.M., Bressan, R.A., Zhu, J.K., 2000. Plant cellular and molecular responses to high salinity. Plant Mol.Biol. 51: 463-499.
Hayat, Q., Hayat, S., Irfan, M., Ahmad, A., 2010. Effect of exogenous salicylic acid under changing environment: A review, Environ. Exp. Bot. 68: 14–25.
Jamei, R., Heidari, R., Khara, J., Zare, S., 2009. Hypoxia induced changes in the MDA, membrane permeability, reactive oxygen species generation and antioxidative response systems in Zea mays leaves. Turk. J. Biol. 33: 45-52.
Kacar, B., Katkat, A.V., 2006. Bitki Besleme. Nobel Yayın No: 849, Fen ve Biyoloji Yayın Dizisi:29, Ankara, 589 s.
Kacar, B., İnal, A., 2010. Bitki Analizleri. Nobel Akademik Yayıncılık, 912s. Ankara.
Karlidağ, H., Yıldırım, E., Turan, M., 2009. Salicylic acid ameliorates the adverse effect of salt stress on strawberry. Sci Agric. 66(2): 180-187.
Kausar, F., Shahbaz, M., Ashraf, M., 2013. Protective role of foliar applied Nitric oxide in Triticum aestivum under saline stress. Turk. J. Bot., 37: 1155-1165.
Kaya, C., Tuna, A. L., 2005. Potasyum’un tuz stresi altındaki bitkilerde rolü ve önemi. Tarımda Potasyum Sempozyumu. 3-4 Ekim 2005, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi.
Köşkeroğlu, S., 2006. Tuz ve su stresi altındaki mısır (Zea mays) bitkisinde prolin birikim düzeyleri ve stres parametrelerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Muğla Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Muğla, 106 s.
Lutts, S., Kinet, J.M., Bouharmont, J., 1996. NaCl-induced senescence in leaves of rice cultivars differing in salinity resistance. Ann. Bot. 78: 389-398.
Miller, G., Suzuki, N., Ciftci-Yilmaz, S., Mittler, R. 2010. Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. Plant Cell Environ. 33: 453–467.
Mutlu, S., Atici, O., Nalbantoglu, B., 2009. Effects of Salicylic acid and salinity on apoplastic antioxidant enzymes in two wheat cultivars differing in salt tolerance. Biol. Plantarum, 53: 334-338
Neill, S.J., Desikan, R., Hancock, J.T., 2003. Nitric oxide signalling in plants. New Phytolol., 159:11–35.
Nejadalımoradi, H., Nasibi, F., Kalantari, K.M., Zangahe, R., 2014. Effect of seed priming with L-arginine and Sodium nitroprusside on some physiological parameters and antioxidant enzymes of sunflower plants exposed to salt stress. Agric. Commun., 2(1): 23-30.
Özden, M., Dikilitaş, M., Gürsöz, S., Ak, B.E., 2011. 110r anacı üzerine aşılı şiraz üzüm (Vitis Vinifera L.) çeşidinin NaCl ve prolin uygulamalarına karşı fizyolojik ve biyokimyasal tepkileri. Harran. Ü.Z.F. Der. 15(1): 1- 9.
Rao, K.V.M., Sresty, T.V.S., 2000. Antioxidative parameters in the seedlings of pigeonpea (Cajanus cajan L.) in response to Zn and Ni stresses. Plant Sci. 157: 113–128.
Sadak, M.S., Dawood, M.G., 2014. Role of Ascorbic acid and Tocopherol in alleviating salinity stress on Flax plant (Linum usitatissimum L.). J. Stress Physiol. Biochem. 10(1): 93-111.
Smirnof, N., Wheeler, G. L., 2000. Ascorbic acid in plants: biosynthesis and function. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 35(4): 291-314.
Strain, H.H., Svec, W.A., 1966. Exraction, separation, estimation and isolation of chlorophylls. 21-66, Bernon, V.P., Seely, G.R. (eds.), In the chlorophylls Academic Pres, New York.
Torun, H., 2012. Tuz stresine maruz bırakılan arpa (Hordeum vulgare L.) çeşitlerinde Salisilik asit muamelesinin içsel fitohormonlar düzeyinde fizyolojik ve biyokimyasal etkilerinin araştırılması. Doktora Tezi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 104s
Tuna, A.L., Kaya, C., Higss, D., Morillo-Amador, B., Aydemir, S., Girgin, A.R., 2008. Silicon improves salinity tolerance in wheat plants. Environ. Exp. Bot. 62(1): 10-16.
Yağmur, M., Kaydan, D., Okut, N., 2006. Potasyum uygulamasının tuz stresindeki arpanın fotosentetik pigment içeriği, ozmotik potansiyel, K+/Na+ oranı ile bitki büyümesindeki etkileri. Tarım Bil. Der. 12(2): 188–194.
Yağmur, Y., 2008. Farklı asma (Vitis vinifera L.) çeşitlerinin kuraklık stresine karşı bazı fizyolojik ve biyokimyasal tolerans parametrelerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir,108s.
Yakıt, S., Tuna, A.L., 2006. Tuz stresi altındaki mısır bitkisinde (Zea mays L. ) stres parametreleri üzerine Ca, Mg ve K’nın etkileri. Akdeniz Üniv. Der. 19(1): 59-67.
Ye, Z., Rodriguez, R., Tran, A., Hoang, H., Los Santos, D.D., Brown, S., 2000. The developmental transition to flowering repsesses ascorbate peroxidase activity and induced enzymatic lipid peroxidation in leaf tissue in Arobidopsis thaliana. Plant Sci. 158: 115-127.
Yıldız, M., Terzi, H., Cenkci, S., Arıkan, E. S., Uruşak, B., 2010. Bitkilerde tuzluluğa toleransın fizyolojik ve biyokimyasal markörleri. Anadolu Üniv. Bilim Tekn. Derg. 1(1): 1-33.
Yılmaz E., Tuna A. L., Bürün B., 2011. Bitkilerin tuz stresi etkilerine karşı geliştirdikleri tolerans stratejileri. C.B.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 7(1): 47-66.
Zheng, C., Jiang, D., Liu, F., Dai, T., Jing, Q., Cao, W., 2009. Effects of salt and waterlogging stresses and their combination on leaf photosynthesis, chloroplast ATP synthesis, and antioxidant capacity in wheat. Plant Sci. 176: 575–582