Comparison of the Sensitivity of Arabidopsis SOS Pathway Mutants under Salt Stress

SOS Yolağından Sorumlu Arabidopsis Mutantlarının Tuz Stresi Altındaki Hassasiyetlerinin Karşılaştırılması

Abstract

Salinity stress is one of the most important and common abiotic stress factors that cause significant physiological and metabolic changes in plants, negatively affecting plant growth and development, and causing decrease in product quality and quantity. The elucidation of the molecular control mechanisms associated with salt stress tolerance is based on the activation and /or inactivation of various stress-related genes. Salt Overly Sensitive (SOS) tolerance mechanism under salt stress is of great importance in terms of salt tolerance of the plants. Although this mechanism has been studied for many years, the physiological changes that the plants give as a result of mutation of the genes in the pathway under different levels of sodium chloride (NaCl) during development have not been examined comparatively. In this study, we found that the Arabidopsis thaliana sos1-1 mutant plant showed sensitivity to 10 mM NaCl while the sos3-1 and hkt1-1 mutants showed tolerance. The sos1- 1, sos3-1 and hkt1-1 mutants showed increasing sensitivity when NaCl was applied beyon 50 mM of concentration. In addition, plants did not show significant sensitivity for 1 day of stress application, while significant effects were observed in plant root length when exposed to salinity for 3 to 4 days. Col-0, hkt1-1 and sos3-1 roots treated with low levels of NaCl for a short term were positively affected in length. In the light of these results, the amount and duration of salt stress is very critical in Arabidopsis thaliana's responses to the stress and determination of molecular tolerance pathways.

Özet

Tuz stresi bitkilerde önemli fizyolojik ve metabolik değişimlere yol açarak bitki büyüme ve gelişimini olumsuz şekilde etkileyen, ürün kalitesinin ve miktarının azalmasına neden olan en önemli ve yaygın abiyotik stres faktörlerinden birisidir. Tuz stres toleransı ile ilgili moleküler kontrol mekanizmalarının aydınlatılması stres ile ilişkili çeşitli genlerin aktivasyonu ve/veya inaktivasyonuna dayanmaktadır. Tuz stresi altında Salt Overly Sensitive (SOS) mekanizması bitkinin tuza toleransı açısından büyük önem taşımaktadır. Her ne kadar bu mekanizma uzun yılalrdır çalışılmış olsa da, yolakta yer alan genlerin mutasyonu sonucunda elde edilen bitkilerin farklı sodyum klorür (NaCl) seviyelerine karşı gelişim süresince vermiş oldukları fizyolojik değişiklikler karşılaştırmalı olarak incelenmemiştir. Arabidopsis thaliana’da yaptığımız bu çalışmada, sos1-1 mutant bitkisinin 10 mM NaCl uygulamasına hassasiyet gösterirken sos3-1 ve hkt1-1 mutant bitkilerinin ise dayanıklılık gösterdiği; 50 mM NaCl ve üstü konsantrasyonlarda ise sos1-1, sos3-1 ve hkt1-1 mutant bitkilerinin hassas olduğu belirlenmiştir. Ayrıca 1 gün stres uygulanan bitkiler çok hassas değilken, stresin 3 veya 4 gün devam etmesi sonucunda bitkilerin kök uzunluğunda belirgin etkilenme gözlemlenmiştir. Kısa süreli ve düşük seviyede NaCl uygulanan Col-0, hkt1-1 ve sos3-1 köklerinin gelişiminin pozitif yönde etkilendiği bulunmuştur. Bu sonuçlar ışığında Arabidopsis thaliana’nın tuz stresine karşı göstermiş olduğu tepkilerin detaylı incelenmesi ve moleküler tolerans yolaklarının belirlenmesinde tuz stres miktarı ve süresinin ne kadar önemli olduğu belirlenmiştir.