Dergiler / Türk Biyokimya Dergisi / 2015 / Cilt: 40 - Sayı: 5
Changes in oxidative damage and antioxidant enzyme activities of barley (Hordeum vulgare L.) cultivars exposed to rewarming upon freezing stress
- Sayfa
- 363–369
- DOI
- —
Özet
Amaç: Bitkiler için özellikle kışlık tahıllar için donma stresi sonrası toparlanma aşamasında büyüme, donmayı yenmek için çok önemlidir. Buna karşın, tahıllarda toparlanma yada tekrar sıcaklık artışı koşulları altında fizyo-biyokimyasal değişimlerle ilgili çok az çalışma yapılmıştır. Bundan dolayı, bu çalışmada, soğuk toleransı farklı arpa çeşitlerinde soğuk uyumlandırması (CA), kısa süreli donma stresi (F) ve sonrasında tekrar sıcaklık artışı (R) koşulları altında antioksidan enzim aktiviteleri ve oksidatif stres yoğunluklarındaki değişimler, reaktif oksijen türlerini (ROS) süpüren sistemdeki deği- şimleri değerlendirmek amacıyla incelenmiştir. Metod: Askorbat peroksidaz (APX), katalaz (CAT) ve glutatyon reduktaz (GR) aktivitelerinin yanısıra, elektrolit sızıntısı, Fv/Fm oranı, hidrojen peroksit (H2 O2 ), malondialdehit (MDA) ve serbest prolin içerikleri, kışlık (Tarm-92) ve yazlık (Zafer-160) arpa çeşitlerinin kök ve yaprak dokularında ölçülmüştür. Bulgular: APX, GR aktivitelerinde ve serbest prolin miktarındaki artışa cevaben, Fv/Fm oranı, elektrolit sızıntı seviyesi, MDA ve H2 O2miktarları, soğuk uyumlandırılmış arpa çeşitlerinin yapraklarında değişmeden kalmıştır. Her iki çeşidin yapraklarında F uygulamasını takiben, CAT aktivitesindeki düşüş, artan APX aktivitesi ile telafi edilmiştir. Öte yandan, F uygulaması her iki çeşidin kök dokularında APX, GR ve CAT aktivitelerinde düşüşe sebep olmuştur. R periyodu sona erdikten sonra, her iki çeşidin yaprak dokularında APX ve GR aktiviteleri maksimum seviyede belirlenmiştir. Bu durum, tekrar sıcaklık artışı yapılmış Tarm-92 yapraklarında H2 O2 birikiminin Zafer-160 yapraklarındakine göre daha az oluşu ile doğrulanabilir. Sonuç: F ve R uygulamaları altında Zafer-160'a göre Tarm- 92'de daha düşük H2 O2 birikimi, APX ve GR enzim aktivitelerinin güçlü indüksiyonundan dolayı donma stresine karşı daha yüksek bir toleransı işaret edebilir.
Abstract
Objective: The growth of plants during recovery period after freezing stress is more important for winter cereals to survive frost. However, little research has been done on physio-biochemical changes in response to recovery or rewarming conditions in cereals. In this study, the changes in oxidative stress intensities and antioxidant enzyme activities were thus examined under cold acclimation (CA), short-term freezing stress (F) and rewarming (R) conditions in barley cultivars differing in cold tolerance in order to assess the changes in Reactive Oxygen Species (ROS) scavenging system.Methods: Electrolyte leakage, Fv/Fm ratio (quantum efficiency of PSII), the contents of hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde (MDA) and free proline as well as the activities of ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT) and glutathione reductase (GR) were measured in leaf and root tissues of spring- (Zafer-160) and winter- (Tarm-92) type barley cultivars.Results: A corresponding increase in the free proline content and activities of APX and GR, the levels of Fv/Fm ratio, electrolyte leakage and the contents of MDA and H2O2 remained unchanged for the leaves of both cold-acclimated barley cultivars. Decreased CAT activity was compansated by increased APX activity following F treatment in the leaves of both cultivars. On the other hand, F treatment caused a significant decrease in activities of APX, GR and CAT in the root tissues of both cultivars. After the R period was complete, the APX and GR activities were determined at maximum level in leaf tissues of both cultivars. It may be verified as lesser accumulation of H2 O2 in rewarmed Tarm-92 leaves than those in Zafer-160. Conclusion: Lower amount of H2 O2 accumulation in Tarm-92 compared to Zafer-160 in F and R might indicate a higher tolerance to freezing stress due to strong induction of APX and GR enzyme activities.