AI Summary & Key Takeaways
AI InsightFuture studies should evaluate different stress intensities and exposure durations across various aronia cultivars and under field conditions, while also investigating the molecular and metabolic mechanisms underlying tolerance to combined stress.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
This study investigated the effects of single and combined drought (10% PEG-6000) and salinity (100 mM NaCl) stress on oxidative injury, antioxidant defense, and physiological responses of aronia (Aronia melanocarpa L.) ‘Nero’ under in-vitro conditions. After 14 days, combined stress induced markedly stronger biochemical disruption than individual treatments. Malondialdehyde (MDA) increased from 8.4 nmol g-1 FW in the control to 14.7 (PEG) and 16.2 (NaCl), reaching 24.8 nmol g-1 FW under combined stress. Hydrogen peroxide (H2O2) rose from 3.2 to 11.6 µmol g-1 FW in the dual treatment, indicating intensified reactive oxygen species accumulation. Antioxidant enzymes were strongly upregulated in response to stress. SOD activity increased from 62.4 to 138.6 U mg-1 protein under combined stress, while CAT (21.8 U mg-1 protein), APX (13.2 U mg-1 protein), GR (9.7 U mg-1 protein), and POD (29.4 U mg-1 protein) also showed their highest activities in the dual treatment. Non-enzymatic antioxidants followed a similar pattern: proline increased nearly fivefold (1.8 to 8.7 µmol g-1 FW), total phenolics rose from 5.4 to 13.8 mg GAE g-1 FW, flavonoids reached 5.2 mg CE g-1 FW, and DPPH scavenging activity increased from 38.6% to 64.3%. Despite enhanced antioxidant responses, oxidative markers remained elevated under combined stress. Relative water content declined from 91.4% to 61.3%, and SPAD values decreased from 42.5 to 28.9, indicating impaired water status and chlorophyll stability. Simultaneous osmotic and ionic stress, therefore, imposes a substantially greater redox and physiological burden than single stress exposure in aronia ‘Nero’. Future studies should evaluate different stress intensities and exposure durations across various aronia cultivars and under field conditions, while also investigating the molecular and metabolic mechanisms underlying tolerance to combined stress.
Özet
Bu çalışma, in vitro koşullarda aronya (Aronia melanocarpa L.) ‘Nero’ çeşidinde tekil ve kombine kuraklık (%10 PEG-6000) ile tuz (100 mM NaCl) stresinin oksidatif hasar, antioksidan savunma sistemi ve fizyolojik yanıtlar üzerindeki etkilerini araştırmıştır. On dört günlük uygulama sonunda, kombine stresin tekil uygulamalara kıyasla belirgin düzeyde daha güçlü biyokimyasal bozulmaya yol açtığı belirlenmiştir. Malondialdehit (MDA) içeriği kontrolde 8.4 nmol g-1 TA iken, PEG uygulamasında 14.7 ve NaCl uygulamasında 16.2 nmol g-1 TA’ya yükselmiş, kombine stres altında ise 24.8 nmol g-1 TA’ya ulaşmıştır. Hidrojen peroksit (H2O2) düzeyi ise 3.2 µmol g-1 TA’dan çift stres uygulamasında 11.6 µmol g-1 TA’ya yükselerek reaktif oksijen türlerinin belirgin birikimini göstermiştir. Antioksidan enzim aktiviteleri stres koşullarında güçlü biçimde artış göstermiştir. SOD aktivitesi kombine stres altın 62.4’ten 138.6 U mg-1 protein’e yükselmiştir. Benzer şekilde CAT (21.8 U mg-1 protein), APX (13.2 U mg-1 protein), GR (9.7 U mg-1 protein) ve POD (29.4 U mg-1 protein) aktiviteleri de en yüksek değerlere kombine stres uygulamasında ulaşmıştır. Enzimatik olmayan antioksidanlar da benzer bir eğilim göstermiştir. Prolin miktarı yaklaşık beş kat artarak 1.8’den 8.7 µmol g-1 TA’ya yükselmiştir. Toplam fenolik içerik 5.4’ten 13.8 mg GAE g-1 TA’ya çıkmış, flavonoid içeriği 5.2 mg CE g-1 TA’ya ulaşmış ve DPPH radikal süpürme aktivitesi %38.6’dan %64.3’e yükselmiştir. Bununla birlikte, antioksidan yanıtların artmasına rağmen oksidatif belirteçlerin kombine stres altında yüksek kalması dikkat çekmiştir. Relatif su içeriği %91.4’ten %61.3’e gerilemiş, SPAD değerleri ise 42.5’ten 28.9’a düşerek su durumu ve klorofil stabilitesinde belirgin bir bozulmaya işaret etmiştir. Elde edilen bulgular, ozmotik ve iyonik stresin eş zamanlı uygulanmasının aronya ‘Nero’ bitkisinde tekil stres uygulamalarına kıyasla daha ağır bir redoks ve fizyolojik yük oluşturduğunu göstermektedir. Gelecekteki çalışmalarda farklı stres şiddetleri ve uygulama sürelerinin, farklı aronya çeşitleri ve tarla koşulları altında değerlendirilmesiyle birlike kombine strese toleransın altında yatan moleküler ve metabolik mekanizmaların araştırılması önerilmektedir.