KURAKLIK STRESİNİN, ZYMOSEPTORİATRİTİCİ VE BUĞDAY BİTKİSİNİN BİYOKİMYASALÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN BELİRLENMESİ

Abstract

Bu araştırma, 2022-2026 yılları arasında Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Laboratuvarlarında yürütülmüştür. Çalışmada materyal olarak buğday septoria leke hastalığı [Zymoseptoria tritici (Desm. Quaedvlieg &Crous)] fungusuna ait virülensliği yüksek 1 adet izolat (CU112StK239), farklı konsantrasyonlarda PEG400 (0,25-, 0,5-, 1-, 1,5- ve 2 mol L-1, sırasıyla-0,52,-0,61,-0,74,-0,83 ve-1,02 MPa’ya karşılık gelir) ile simüle edilen in vitro kuraklık koşullarında Z. tritici izolatının tepkisini ölçmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, fungus çimlenmesi, miselyal gelişimi, protein, prolin, melanin, malondialdehit (MDA), hidrojen peroksit (H2O2), toplam trigliserid ve toplam glikoz içerikleri ile inorganik elementler (Fe, Cl, K, Na, P) dahil olmak üzere çeşitli parametreler analiz edilmiştir. Metabolik açıdan, tipik olarak fungus virülensi ile ilişkilendirilen proteaz ve lakkaz gibi enzimler de ölçülmüştür. Kuraklık stresinin artmasıyla birlikte çimlenme ve miselyal gelişimde azalan bir eğilim görülmüştür. Kuraklık stresi altında patojen, daha düşük protein seviyeleri ve daha yüksek prolin, melanin, MDA, H2O2 ve diğer metabolitlerde yüksek seviyeler sergilemiştir. Ayrıca, kuraklık stresi ile inorganik element içeriği arasında negatif korelasyon tesğit edilmiştir. Ölçülen parametrelerin korelasyon analizi, kuraklık değerlerinin prolin, melanin, proteaz, H2O2 ve lakkaz ile negatif korelasyon gösterirken, protein ile pozitif korelasyon gösterdiğini ortaya koymuştur. Fungusun, virülenslikle karakterize edilen stres metabolitlerini ve enzimleri sentezlerken proteinlerini parçalayarak kuraklık stresine dayanabildiği sonucuna varılmıştır. Bu bulgulara dayanarak, fungusun buğday yetiştiriciliğinde orta ila yüksek kuraklık koşulları altında ciddi bir patojen olarak hareket edebileceği gözlemlenmiştir. Kuraklık ve kuraklık+patojen ikili stresi altında bitkide meydana gelen biyokimyasal değişimler belirlenmiştir. Çalışmada 3 adet buğday çeşidi (İkbal, Cendere ve Yakamoz) saksı ortamlarında farklı kuraklık değerlerine (tarla kapasitesi üzerinden; %100, %75, %50, %25 sulama) maruz bırakılarak tesadüf blokları bölünmüş parseller deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak kurulmuştur. Kontrol grubu olarak tarla kapasitesi (%100) değeri kabul edilmiştir. Patojenin bitkilere inokulasyonu ve farklı kuraklık değerlerine maruz bırakıldıktan sonra bitkide incelenen parametreler; AUDPC indeksi, protein, prolin, toplam klorfil H2O2, (MDA) aktivitesi, antioksidant enzim ekstraksiyonu (askorbat peroksidaz, peroksidaz, katalaz), toplam glukoz, miktarındaki değişimler belirlenmiştir. Kuraklık+patojen stresine maruz kalan buğday genotiplerindeki klorofil, protein, toplam glukoz miktarlarındaki azalma incelendiğinde, sadece kuraklığa maruz kalan guruplara göre daha fazla azalma olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca sadece kuraklığa tabi tutulan buğday genotiplerinde bulunan MDA,hidrojen peroksit, peroksidaz, askorbat peroksidaz, katalaz ve prolin miktarında artış görülürken, kuraklık+ptojen stresi altına bu metabolitlerin miktarında azalma olduğu gözlemlenmiştir. Çalışmada, buğday bitkisinin, kuraklık+patojen stresi altında, seçili primer metabolitlerin relatif bollukları yüksek performanslı gaz kromatografi-kütle spektrometresi (GCMS) ile belirlenmiş ve imetabolomik veriler çeşitli istatistiksel ve biyoinformatik yöntemlerle analiz edilmiştir. Ana Bileşen Analizi (PCA) ve hiyerarşik kümeleme sonuçları, deneysel gruplar arasında belirgin ayrışmalar olduğunu göstermiştir. Zenginleştirme analizi bulguları, özellikle enerji metabolizması (TCA döngüsü, pirüvat metabolizması), amino asit metabolizması (alanin, aspartat, glutamat, arjinin, prolin) ve karbohidrat metabolizmasında (nişasta, sakkaroz, galaktoz) anlamlı farklılıklar olduğunu ortaya koymuştur. Ağ analizleri ise metabolitlerin tek başına değil, birbirleriyle ilişkili olarak biyokimyasal süreçlerde kritik düğüm noktaları oluşturduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar, deneysel koşulların hücresel metabolizmayı çok yönlü etkilediğini ve biyokimyasal süreçlerde sistematik bir yeniden yapılanmaya yol açtığını düşündürmektedir. Elde edilen veriler ışığında kuraklık, patojen ve bitki arasındaki biyokimyasal mekanizma ortaya çıkarılmış ve ileride patojen virülensliği ve kuraklığa karşı geliştirilecek bitkiler için önemli veriler elde edilmiştir.