Amsonia orientalis’de 6-Benzilaminopürin Destekli In vitro Sürgün Çoğaltımı Üzerine Kuraklık Stresinin Morfolojik ve Fizyolojik Etkileri

Bu çalışmada Amsonia orientalis Decne.’nin 6-benzilaminopürin (BAP) destekli in vitro sürgün çoğaltımı aşamasında uygulanmış kuraklık stresi etkisinin morfolojik ve bazı fizyolojik etkileri incelenmiştir. Kültürlerin inkübasyon sürelerinin sonunda sürgünlerin ortalama uzunluk ve sayıları, H2O2 (hidrojen peroksit) ve MDA (malondialdehit) seviyeleri ile SOD (süperoksit dismutaz), POD (peroksidaz) ve CAT (katalaz) enzimlerinin aktiviteleri analiz edilmiştir. Polietilen glikol (PEG-6000) kullanılarak elde edilen -0,15, -0,49, -1,03 ve -1,76 MPa osmotik potansiyeller sürgünler üzerinde BAP ilaveli ve ilavesiz olmak üzere iki kontrol grubu kullanılarak test edilmiştir. Ortalama sürgün sayısı düşen osmotik potansiyelle birlikte BAP ilaveli kontrole kıyasla azalsa da BAP ilavesiz kontrol değeriyle istatistiki olarak aynı düzeyde kalmıştır. Ortalama sürgün uzunluğu ise sadece en şiddetli kuraklık uygulaması sonucu BAP ilavesiz kontrol değerinin altına düşmüştür. SOD aktivitesi artan kuraklığa bağlı olarak kontrol değerlerine göre önemli ölçüde azalırken şiddetli kuraklıkta kontrol değerine kadar yükselmiştir. POD ve CAT aktivitelerinde de düşüş gözlenmiş ancak CAT aktivitesindeki azalmanın daha belirgin olduğu görülmüştür. Artan kuraklık etkisinde H2O2 ve MDA seviyelerinin benzer olarak arttığı bulunmuştur. Buna karşın bu artış düşük seviyelerde gerçekleşmiştir. Kuraklık stresi uygulanmamışken antioksidan enzim aktivitelerinin daha yüksek bulunması fakat düşen osmotik potansiyellerde beklenenin aksine azalması durumu A. orientalis’te BAP uygulamasının hücresel osmotik düzenleyicilerin görev aldığı enzimatik olmayan savunma mekanizmasını uyardığını ve daha etkin kullanılmasına imkân verdiği sonucunu düşündürmüştür. Bu nedenle bitkide kuraklık stresinde BAP uygulamasının moleküler ve fizyolojik işleyişinin detaylı olarak ortaya konması gerekmektedir. BAP uygulaması doğada A. orientalis’in kuraklık stresine maruz kalması durumunda kuraklığın sürgünler üzerindeki olası olumsuz etkilerini hafifletmek için tercih edilebilir.

Morphological and Physiological Effects of Drought Stress on 6-Benzylaminopurine-Assisted In vitro Shoot Multiplication in Amsonia orientalis

In this study, the morphological and physiological effects of drought stress on Amsonia orientalis Decne. were investigated during 6-benzylaminopurine (BAP) -assisted in vitro shoot multiplication. At the end of the incubation period, mean shoot lengths and numbers, H2O2 (hydrogen peroxide) and MDA (malondialdehyde) levels and the activities of SOD (superoxide dismutase), POD (peroxidase) and CAT (catalase) enzymes were analyzed. The osmotic potentials of -0.15, -0.49, -1.03, and -1.76 MPa obtained using polyethylene glycol (PEG-6000) were tested on shoots, and the results were compared with two control groups, with and without BAP. Although the mean number of shoots declined with decreasing osmotic potential compared to control with BAP, it remained at the statistically same level with control without BAP. The mean shoot length was found to be lower than that of the control without BAP in response to the severe drought application. SOD activity showed a significant reduction compared to control values ​​in response to mild drought. However, the activity increased up to the control values ​​in severe drought. POD and CAT activities also decreased under drought while the decrease in CAT activity was more pronounced. H2O2 and MDA levels were found to be increased similarly with elevated drought stress. However, this increase was found to be limited to low levels. The presence of higher antioxidant enzyme activities in the absence of drought stress but unexpected lower activities in lower osmotic potentials (during drought stress) suggested that the application of BAP in A. orientalis may stimulate the non-enzymatic defense mechanism which employs the cellular osmotic regulators, and it may allow this mechanism to be used more efficiently than enzymatic defense system. For this reason, the molecular and physiological functioning of BAP application in plant drought stress needs to be explained in detail. Also, BAP application may be preferred to alleviate the potential adverse effects of drought stress on shoots of A. orientalis in nature.  

___

  • Acemi, A., Özen, F., Kıran, R. 2012. Development of an efficient callus production protocol for Amsonia orientalis: A critically endangered medicinal plant. Eurasian Journal of Biosciences, 6: 105-112.
  • Acemi, A., Özen, F., Kıran, R. 2013. In vitro propagation of Amsonia orientalis Decne. from nodal segments of adult plants. Propagation of Ornamental Plants, 13: 25-32.
  • Acemi, A., Duruksu, G., Özen, F. 2017a. Cytostatic effects of methanolic extracts of Amsonia orientalis Decne. on MCF-7 and DU145 cancer cell lines. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 45(1): 36-42.
  • Acemi, A., Duman, Y., Karakuş, Y.Y., Kömpe, Y.Ö., Özen, F. 2017b. Analysis of plant growth and biochemical parameters in Amsonia orientalis after in vitro salt stress. Horticulture, Environment, and Biotechnology, 58: 231-239.
  • Acemi, A., Duman, Y., Karakuş, Y.Y., Özen, F. 2018. Developmental and biochemical analyses of in vitro drought stress response in ornamental European Bluestar (Amsonia orientalis Decne.). Folia Horticulturae, 30(2): 405-414.
  • Aebi, H. 1974. Methods of enzymatic analysis. “Alınmıştır: Catalase. (ed) Bergmeyer, H.U., Academic Press, New York, 673-675.
  • Anjum, S.A., Xie, X., Wang, L., Saleem, M.F., Man, C., Lei, W. 2011. Morphological, physiological and biochemical responses of plants to drought stress. African Journal of Agricultural Research, 6: 2026-2032.
  • Beauchamp, C.O., Fridovich, I. 1973. Isozymes of superoxide dismutase from wheat germ. Biochimica et Biophysica Acta, 317: 50-64.
  • Bradford, M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein using the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254.
  • Catola, S., Marino, G., Emiliani, G., Huseynova, T., Musayev, Y., Akparov, Z., Maserti, B.E., 2016. Physiological and metabolomic analysis of Punica granatum (L.) under drought stress. Planta, 243(2): 441-449.
  • Doupis, G., Chartzoulakis, K., Beis, A., Patakas, A. 2011. Allometric and biochemical responses of grapevines subjected to drought and enhanced ultraviolet-B radiation. Australian Journal of Grape and Wine Research, 17: 36-42.
  • Duman, Y.A., Acemi, A., Toygar, H.İ., Yüzügüllü, Y., Özen, F. 2016. Tuz stresi ve BAP varlığında Amsonia orientalis’in antioksidan enzimlerinin incelenmesi, Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 12(3): 543-551.
  • Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D., Basra, S.M.A. 2009. Plant drought stress: Effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, 29: 185-212.
  • George, E.F. 2008. Plant propagation by tissue culture. Springer (3rd ed), Dordrecht.
  • Gurmani, A.R., Bano, A., Khan, S.U., Din, J., Zhang, J.L. 2011. Alleviation of salt stress by seed treatment with abscisic acid (ABA), 6-benzylaminopurine (BA) and chlormequat chloride (CCC) optimizes ion and organic matter accumulation and increases yield of rice (Oryza sativa L.). Australian Journal of Crop Science, 5: 1278-1285.
  • Gürkanlı, C.T., Özkoç, İ., Aydın, E.B., Acemi, A., Özen, F. 2014. Genetic diversity of Amsonia orientalis. Biologia, 69: 742-749.
  • Kotov, A.A., Kotova, L.M. 2015. Role of acropetal water transport in regulation of cytokinin levels in stems of pea seedlings. Russian Journal of Plant Physiology, 62(3): 390-400.
  • Kumari, S., Kumar, S., Prakash, P. 2018. Exogenous application of cytokinin (6-BAP) ameliorates the adverse effect of combined drought and high temperature stress in wheat seedling. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 7(1): 1176-1180.
  • Mohammadkhani, N., Heidari, R. 2008. Effects of drought stress on soluble proteins in two maize varieties. Turkish Journal of Biology, 32: 23-30.
  • Murashige, T., Skoog, F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiologia Plantarum, 15: 473-497.
  • Rivero, R.M., Kojima M., Gepstein, A., Sakakibara, H., Mittler, R., Gepstein, S., Blumwald, E. 2007. Delayed leaf senescence induces extreme drought tolerance in a flowering plant. Proceedings of the National Academy of Sciences of The United States of America, 104: 19631-19636.
  • Robert-Seilaniantz A., Bari R., Jones, J.D.G. 2010. A Biotic or Abiotic Stress?. “Alınmıştır: Abiotic Stress Adaptation In Plants. (ed) Pareek A., Sopory S.K., Bohnert H.J., Govindjee, Springer, Dordrecht, The Netherlands, 103-117.
  • Rulcová, J., Pospíšilová, J. 2001. Effect of benzylaminopurine on rehydration of bean plants after water stress. Biologia Plantarum, 44: 75-81.
  • Sedghi, M., Sharifi, R.S., Pirzad, A.R., Amanpour-Balaneji, B. 2012. Phytohormonal regulation of antioxidant systems in petals of drought stressed pot marigold (Calendula officinalis L.). Journal of Agricultural Science and Technology, 14: 869-878.
  • Skórzyńska-Polit, E. 2007. Lipid Peroxidation in plant cells, its physiological role and changes in heavy metal stress. Acta Societatis Botanicorum Poloniae, 76(1): 49-54.
  • Targovnik, A.M., Cascone, O., Miranda, M.V. 2012. Extractive purification of recombinant peroxidase isozyme c from insect larvae in aqueous two-phase systems. Separation and Purification Technology, 98: 199-205.
  • Turan, S., Tripathy, B.C. 2013. Salt and genotype impact on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in two rice cultivars during de-etiolation. Protoplasma, 250: 209-222.
  • Valetti, N.W., Picó, G. 2013. A friendly method for Raphanus sativus L. (wild radish) peroxidase purification by polyelectrolyte precipitation. Seperation and Purification Technology, 119: 1-6.
  • Wu, G.Q., Zhang, L.N., Wang, Y.Y., 2012. Response of growth and antioxidant enzymes to osmotic stress in two different wheat (Triticum aestivum L.) cultivars seedlings. Plant, Soil and Environment, 58(12): 534-539.
  • Xu, Q., Lu, Y., Jing, L., Cai, L., Zhu, X., Xie, J., Hu, X. 2014. Specific binding and inhibition of 6-benzylaminopurine to catalase: Multiple spectroscopic methods combined with molecular docking study. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 123: 327-335.
  • Yüzügüllü Karakuş, Y., Toygar, H.İ., Acemi, A., Avcı Duman, Y., Özen, F. 2018. UV-C stresinin 6-benzilaminopürin varlığında çoğaltılmış Amsonia orientalis’in in vitro sürgün gelişimi ve antioksidan enzimleri üzerine etkileri. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18: 44-52.
Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-3647
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2014
  • Yayıncı: Prof. Dr. Mevlüt AKÇURA
Sayıdaki Diğer Makaleler

Tescilli Fasulye Çeşitlerinin Pas (Uromyces appendiculatus) Etmenine Karşı Dayanıklılık Durumlarının SCAR Markörleri ile Belirlenmesi

MEHMET ZAHİT YEKEN, GÖKSEL ÖZER, ALİ ÇELİK, VAHDETTİN ÇİFTÇİ

İnorganik Civanın Subletal Dozlarının Gökkuşağı Alabalığı (Oncorhynchus mykiss) Beyin Dokusunda Doza Bağlı RPA1 İçeriğini Yükseltmesi ve P53 Ekspresyonunu Engellemesi

MEHMET REŞİT TAYSI, BÜNYAMİN SÖĞÜT, Victor S. NEDZVETSKY, MUAMMER KIRICI, CAN ALİ AĞCA

Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Uzaktan Algılama Yöntemleri ile Arazi Örtüsü/Alan Kullanım Değişimlerinin Belirlenmesi: Bingöl Kent Merkezi Örneği¥

Sülem ŞENYİĞİT DOĞAN, SEVGİ YILMAZ

Yield and Quality Feature of Some Silage Sorghum and Sorghum-Sudangrass Hybrid Cultivars in Ecological Conditions of Kırşehir Province

HAKAN KIR, Başak DURSUN ŞAHAN

Biyokömür ve Kükürt Uygulamasının Alkali Killi-Tınlı Topraklarda Fosfor Alınabilirliği ve Toprak Enzim Aktivitesi Üzerine Etkileri

VEYSEL TURAN

Doğal Konukçusu “Yeşil Olgunlaşmamış Elma” Malus domestica (Borkh) (Rosales: Rosaceae) Üzerinde Elma İçkurdu, Cydia pomonella (L.) (Lepidoptera: Tortricidae)’nın Biyolojisi ve Laboratuvarda Yetiştirilmesi

Akın KUYULU, HANİFE GENÇ

Sivas Ekolojik Koşullarında Yetiştirilen Domuz Ayrığı (Dactylis glomerata L.) Çeşitlerinin Bazı Agronomik ve Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi

TOLGA KARAKÖY, YETER ÇİLESİZ, EMİNE SERAP KIZIL AYDEMİR

Kadmiyum (Cd) Uygulamasının Tane Sorgumda (Sorghum bicolor L.) Bazı Morfolojik Özellikler Üzerine Etkisinin Belirlenmesi¥

HAVA ŞEYMA YILMAZ, KAĞAN KÖKTEN

Uludere İlçesi Arıcılık İşletmelerinin Genel Yapısı ve Arıcılık Faaliyetleri Üzerine Bir Çalışma

MEHMET ALİ KUTLU

Malatya İlindeki Etlik Piliç İşletmelerinin Teknik ve Yapısal Özellikleri¥

TURGAY ŞENGÜL, Ömer Faruk BOYRAZ