Bazı Halotolerant Bakteri ve Arkea Uygulamalarının Farklı Tuz Konsantrasyonlarında Yetiştirilen Yonca Bitkisinde Protein Metabolizması Üzerine Etkisi
Özet
Yonca, dünya çapında yaygın olarak yetiştirilen önemli bir yem bitkisidir. Ancak, verimliliği ve kalitesi, topraktaki yüksek tuz seviyeleri gibi çeşitli çevresel streslerden önemli ölçüde etkilenebilir (Athar et al, 2022). Tuz stresi, yonca bitkilerinin büyümesini, gelişimini ve fizyolojisini olumsuz yönde etkileyerek verimin azalmasına ve besin değerinin düşmesine neden olabilir (Khan, et al 2019).
Bitkilerde stres altında etkilenen başlıca metabolik yollardan birisi protein metabolizmasıdır ve stres faktörlerinin protein metabolizması üzerine olumsuz etkilerini çeşitli uygulamalar ile hafifletmek günümüzde bitki verimini artırmaya yönelik başlıca stratejilerden biridir (Ramadoss et al 2013). Bu çalışmada, Hoagland mediumuna eklenmiş farklı konsantrasyonlarda (0, 50, 100, 200 ve 400 mM) NaCl varlığında büyüyen yoncada protein metabolizması üzerine farklı halotolerant bakteri (Salicola marasensis, Halobacillus trueperi, Salinicoccus amylolyticus) ve farklı halotolerant arkeanın (Haloarcula japonica, Halorubrum californiense, Haloterrigena thermotolerans) etkileri araştırılmıştır.
Bunun için 14 gün 25/15oC gündüz/gece sıcaklık ve 14 saat doğal gün ışığı altında büyütülen fideler deneme sonunda toplanarak havanda sıvı azot içinde öğütülmüştür. Öğütülen bitki örnekleri daha sonra ultraturrax homojenizatör ile kuru maddenin 4 katı PBS-t pH 7,4 eklenerek tekrar homojenize edilmiş ve bu homojenatlarda protein metabolizmasındaki değişimlerin incelenmesinde kullanılan başlıca yöntemler olan BCA yöntemi ile (He, 2011) total protein düzey analizi ve SDS-PAGE yöntemi ile (Laemmli, 1970) protein profil analizi gerçekleştirilmiştir.
Kontrol grubundaki yonca fidelerinin total protein düzeyi 8,62 gr/100gr tespit edilirken, artan tuz konsantrasyonuyla birlikte toplam protein miktarının arttığı ve 50 mM NaCl konsantrasyonunda 9,48 gr/100gr, 100 mM NaCl konsantrasyonunda 9,51 gr/100gr, 200 mM NaCl konsantrasyonunda 10,10 gr/100gr ve 400 mM NaCl konsantrasyonunda 11,30 gr/100gr' a ulaştığı tespit edilmiştir.
SDS-PAGE analizi sonucunda ise 10,3 kDa ile 374 kDa arasında 18 bireysel protein bulunmuştur. Bu bireysel proteinlerden 25,7 kDa molekül ağırlığındaki proteinin tuzlulukla birlikte hiç eksprese olmadığı, 10,3 ve 12,9 kDa molekül ağırlığındaki proteinlerin ise aşırı eksprese olduğu görülmüştür. SDS-PAGE analizi sonucu tuzlulukla birlikte genel protein sentezinin baskılandığı ancak 10,3 kDa' luk proteinin aşırı ekspresyonunun toplam protein konsantrasyonunu arttırdığı belirlenmiştir.
Sonuç olarak total protein miktarı ile protein profili beraber değerlendirildiğinde denemede kullanılan tüm bakteri ve arkea uygulamalarının yonca fideleri üzerindeki tuz stresinin olumsuz etkilerini hafifletebildiği tespit edilmiştir. Bununla birlikte 50 mM tuz konsantrasyonunda Salicola marasensis, Halobacillus trueperi, Haloarcula japonica; 100 mM tuz konsantrasyonunda Salicola marasensis, Halobacillus trueperi, Haloarcula japonica, Halorubrum californiense; 200-400 mM tuz konsantrasyonunda ise Salicola marasensis, Halobacillus trueperi, Haloarcula japonica'nın stresi azaltmada en etkili olduğu belirlenmiştir.
Bu bulgular, halotolerant bakteri veya arkea uygulamalarının, tuzluluğun yonca üretimi üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmada umut verici bir yaklaşım olabileceğini göstermektedir.
