Bitki büyüme düzenleyicileri (BGD'ler)stres koşulları altında bitki savunmasını güçlendirmenin uygun maliyetli bir yoludur. Bu çalışma, ikiPGR'ler, tiyoüre (TU) ve arginin (Arg), buğdayda tuz stresini hafifletmek için. Sonuçlar, TU ve Arg'ın özellikle birlikte kullanıldığında, tuz stresi altında bitki büyümesini düzenleyebileceğini göstermiştir. Bu uygulamalar, buğday fidelerinde reaktif oksijen türleri (ROS), malondialdehit (MDA) ve bağıl elektrolit sızıntısı (REL) seviyelerini azaltırken antioksidan enzimlerin aktivitelerini önemli ölçüde artırmıştır. Ek olarak, bu uygulamalar Na+ ve Ca2+ konsantrasyonlarını ve Na+/K+ oranını önemli ölçüde azaltırken, K+ konsantrasyonunu önemli ölçüde artırarak iyon-ozmotik dengeyi korumuştur. Daha da önemlisi, TU ve Arg, tuz stresi altındaki buğday fidelerinin klorofil içeriğini, net fotosentez oranını ve gaz değişim oranını önemli ölçüde artırmıştır. TU ve Arg tek başlarına veya birlikte kullanıldığında kuru madde birikimini %9,03-47,45 oranında artırabilir ve artış en çok birlikte kullanıldıklarında olmuştur. Sonuç olarak, bu çalışma, bitkilerin tuz stresine karşı toleransını artırmak için redoks homeostazını ve iyon dengesini korumanın önemli olduğunu vurgulamaktadır. Ayrıca, TU ve Arg potansiyel olarak önerilmiştir.bitki büyüme düzenleyicileri,özellikle birlikte kullanıldığında buğday verimini artırır.
İklim ve tarım uygulamalarındaki hızlı değişimler, tarımsal ekosistemlerin bozulmasını artırmaktadır1. En ciddi sonuçlardan biri, küresel gıda güvenliğini tehdit eden toprak tuzlanmasıdır2. Tuzlanma şu anda dünya çapında ekilebilir arazilerin yaklaşık %20'sini etkilemektedir ve bu rakam 2050 yılına kadar %50'ye çıkabilir3. Tuz-alkali stresi, bitki köklerinde ozmotik strese neden olarak bitkideki iyonik dengeyi bozabilir4. Bu tür olumsuz koşullar ayrıca klorofil parçalanmasının hızlanmasına, fotosentez hızlarının düşmesine ve metabolik bozukluklara yol açarak sonuçta bitki veriminin düşmesine neden olabilir5,6. Ayrıca, yaygın bir ciddi etki, DNA, proteinler ve lipitler de dahil olmak üzere çeşitli biyomoleküllerde oksidatif hasara neden olabilen reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretiminin artmasıdır7.
Buğday (Triticum aestivum), dünyanın en önemli tahıl ürünlerinden biridir. Sadece en yaygın olarak yetiştirilen tahıl ürünü değil, aynı zamanda önemli bir ticari üründür8. Ancak buğday, büyümesini engelleyebilen, fizyolojik ve biyokimyasal süreçlerini bozabilen ve verimini önemli ölçüde azaltabilen tuza karşı hassastır. Tuz stresinin etkilerini azaltmak için kullanılan başlıca stratejiler arasında genetik modifikasyon ve bitki büyüme düzenleyicilerinin kullanımı yer alır. Genetiği değiştirilmiş organizmalar (GD), tuza dayanıklı buğday çeşitleri geliştirmek için gen düzenleme ve diğer tekniklerin kullanılmasıdır9,10. Öte yandan, bitki büyüme düzenleyicileri, fizyolojik aktiviteleri ve tuzla ilgili maddelerin seviyelerini düzenleyerek buğdayda tuz toleransını artırır ve böylece stres hasarını azaltır11. Bu düzenleyiciler genellikle transgenik yaklaşımlardan daha kabul görmüş ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Tuzluluk, kuraklık ve ağır metaller gibi çeşitli abiyotik streslere karşı bitki toleransını artırabilir, tohum çimlenmesini, besin alımını ve üreme büyümesini destekleyerek ürün verimini ve kalitesini artırabilirler. 12 Bitki büyüme düzenleyicileri, çevre dostu olmaları, kullanım kolaylıkları, maliyet etkinlikleri ve pratiklikleri nedeniyle ürün büyümesinin sağlanması ve verim ile kalitenin korunması açısından kritik öneme sahiptir. 13 Ancak, bu düzenleyicilerin etki mekanizmaları benzer olduğundan, bunlardan birini tek başına kullanmak etkili olmayabilir. Buğdayda tuz toleransını artırabilecek bir büyüme düzenleyici kombinasyonu bulmak, olumsuz koşullar altında buğday ıslahı, verimi artırma ve gıda güvenliğini sağlama açısından kritik öneme sahiptir.
TU ve Arg'ın birlikte kullanımını araştıran herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu yenilikçi kombinasyonun tuz stresi altında buğday büyümesini sinerjik olarak destekleyip desteklemeyeceği belirsizdir. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı bu iki büyüme düzenleyicinin tuz stresinin buğday üzerindeki olumsuz etkilerini sinerjik olarak hafifletip hafifletemeyeceğini belirlemektir. Bu amaçla, tuz stresi altındaki buğdaya TU ve Arg'ın birlikte uygulanmasının faydalarını araştırmak için kısa süreli bir hidroponik buğday fidesi deneyi yürüttük ve bitkilerin redoks ve iyonik dengesine odaklandık. TU ve Arg kombinasyonunun tuz stresi kaynaklı oksidatif hasarı azaltmak ve iyonik dengesizliği yönetmek için sinerjik olarak çalışabileceği ve böylece buğdayda tuz toleransını artırabileceği hipotezini kurduk.
Numunelerin MDA içeriği tiyobarbitürik asit yöntemi ile belirlendi. 0,1 g taze numune tozunu hassas bir şekilde tartın, 1 ml %10 trikloroasetik asit ile 10 dakika ekstrakte edin, 10.000 g'de 20 dakika santrifüjleyin ve üst sıvıyı toplayın. Ekstrakt, eşit hacimde %0,75 tiyobarbitürik asit ile karıştırıldı ve 100°C'de 15 dakika inkübe edildi. İnkübasyondan sonra üst sıvı santrifüj ile toplandı ve 450 nm, 532 nm ve 600 nm'deki OD değerleri ölçüldü. MDA konsantrasyonu aşağıdaki şekilde hesaplandı:
3 günlük tedaviye benzer şekilde, Arg ve Tu uygulaması da 6 günlük uygulama altındaki buğday fidelerinin antioksidan enzim aktivitelerini önemli ölçüde artırdı. TU ve Arg kombinasyonu hala en etkili kombinasyondu. Ancak, uygulamadan 6 gün sonra, farklı uygulama koşulları altındaki dört antioksidan enzimin aktiviteleri, uygulamadan 3 gün sonraya kıyasla azalma eğilimi gösterdi (Şekil 6).
Fotosentez, bitkilerde kuru madde birikiminin temelidir ve tuza karşı son derece hassas olan kloroplastlarda gerçekleşir. Tuz stresi, plazma zarının oksidasyonuna, hücresel ozmotik dengenin bozulmasına, kloroplast ultra yapısının hasar görmesine36, klorofil bozulmasına, Calvin döngüsü enzimlerinin (Rubisco dahil) aktivitesinin azalmasına ve PS II'den PS I'e elektron transferinin azalmasına37 yol açabilir. Ayrıca, tuz stresi stomaların kapanmasına neden olarak yaprak CO2 konsantrasyonunu düşürebilir ve fotosentezi engelleyebilir38. Sonuçlarımız, tuz stresinin buğdayda stoma iletkenliğini azalttığı, bunun sonucunda yaprak terleme hızının ve hücre içi CO2 konsantrasyonunun azalmasına ve bunun da nihayetinde fotosentez kapasitesinin ve buğdayın biyokütlesinin azalmasına yol açtığı yönündeki önceki bulguları doğruladı (Şekil 1 ve 3). TU ve Arg uygulamasının, tuz stresi altındaki buğday bitkilerinin fotosentez verimliliğini artırabileceği özellikle vurgulanmıştır. Fotosentez verimliliğindeki iyileşme, TU ve Arg eş zamanlı uygulandığında özellikle belirgin olmuştur (Şekil 3). Bu durum, TU ve Arg'ın stoma açılıp kapanmasını düzenleyerek fotosentez verimliliğini artırmasından kaynaklanıyor olabilir; bu durum önceki çalışmalarla da desteklenmektedir. Örneğin, Bencarti ve arkadaşları, tuz stresi altında TU'nun Atriplex portulacoides L.39'da stoma iletkenliğini, CO2 asimilasyon hızını ve PSII fotokimyasının maksimum kuantum verimliliğini önemli ölçüde artırdığını bulmuşlardır. Arg'ın tuz stresine maruz kalan bitkilerde stoma açılıp kapanmasını düzenleyebileceğini kanıtlayan doğrudan bir rapor bulunmamakla birlikte, Silveira ve arkadaşları, Arg'ın kuraklık koşullarında yapraklarda gaz değişimini artırabileceğini belirtmişlerdir22.
Özetle, bu çalışma, farklı etki mekanizmalarına ve fizikokimyasal özelliklerine rağmen, TU ve Arg'ın, özellikle birlikte uygulandıklarında buğday fidelerinde NaCl stresine karşı karşılaştırılabilir direnç sağlayabileceğini vurgulamaktadır. TU ve Arg'ın uygulanması, buğday fidelerinin antioksidan enzim savunma sistemini aktive edebilir, ROS içeriğini azaltabilir ve membran lipitlerinin stabilitesini koruyabilir, böylece fidelerde fotosentez ve Na+/K+ dengesini koruyabilir. Ancak, bu çalışmanın da sınırlamaları vardır; TU ve Arg'ın sinerjik etkisi doğrulanmış ve fizyolojik mekanizması bir dereceye kadar açıklanmış olsa da, daha karmaşık moleküler mekanizma belirsizliğini korumaktadır. Bu nedenle, TU ve Arg'ın sinerjik mekanizmasının transkriptomik, metabolomik ve diğer yöntemler kullanılarak daha fazla incelenmesi gerekmektedir.
Mevcut çalışmada kullanılan ve/veya analiz edilen veri setleri makul talep üzerine ilgili yazardan temin edilebilir.
Gönderim zamanı: 19 Mayıs 2025