Kadmiyum stresine maruz bırakılan buğday (Triticum aestivum) fidelerinde antioksidan enzim aktiviteleri üzerine dışarıdan uygulanan gallik asitin etkileri

Abstract

Bu çalışmada buğday yapraklarında kadmiyum ile uyarılan oksidatif strese karşı dışarıdan gallik asit (GLA) uygulamasının ağır metalin olumsuz etkilerini iyileştirmede etkili olup olmadığı araştırılmıştır. 100 and 200 ?M kadmiyum (Cd) ve 0.25 ve 0.75 mM GLA su kültüründe yetiştirilen buğday fidelerine tek başına ya da kombinasyonlu formda 7 gün süresince uygulanmıştır. Örnekleme yapılan gruplarda sürgün uzunluk, yaş ağırlık, kuru ağırlık, bağıl su içeriği (RWC), prolin miktarı (Pro), hidrojen peroksit (H2O2) birikimi, lipid peroksidasyon düzeyleri ve bazı enzimatik ya da enzimatik olmayan antioksidan aktiviteleri analiz edilmiştir. Cd stresine maruz bırakılan buğday fidelerinde büyüme parametreleri önemli düzeyde etkilenmiştir. Bu parametrelerdeki değişimin yüksek Cd konsantrasyonlarında daha yüksek düzeyde olduğu izlenmiştir. Sürgün uzunluk, yaş ağırlık ve kuru ağırlıkta gözlenen bu sonuca bağlı olarak buğday fidelerinin büyümesi (RGR) ciddi şekilde değişmiştir. Cd uygulanan gruplarda Pro miktarının azalmasının bir sonucu olarak yaprakların su içeriğinde de (RWC) azalma gözlenmiştir. Ağır metal uygulamasıyla birlikte süperoksit dizmutaz (SOD) aktivitesinde artış izlenmiştir. Bu enzimin aktivitesi sonucu oluşan H2O2 miktarı artmıştır. Artan bu radikal birikimi askorbat peroksidaz (APX) ile süpürülmüş ancak APX bu süreçte başarılı olamamıştır. Bu durumda stres uygulamasında buğday yapraklarının lipid peroksidasyon düzeyi (TBARS miktarı) artmıştır. Ancak dışarıdan uygulanan GLA uygulamaları, buğday fidelerinin büyüme parametrelerini (uzunluk ve yaş-kuru ağırlıklar), RGR ve yaprak RWC değerlerini iyileştirmiştir. Özellikle stres altında GLA uygulamalarının uyardığı RWC değerlerindeki artış Pro artışıyla da bağlantılıdır. GLA ve stres uygulanan gruplarda SOD artışıyla oluşturulan H2O2 antioksidan sistemin aktive edilmesiyle azaltılmıştır. Bu sistemde CAT ve POX enzimlerin aktivitesinde azalma ya da herhangi bir değişim gözlenmemesine rağmen, stres altında düşük GLA konsantrasyonları APX ve GR enzimlerin aktivitelerini uyarılabilmiştir. Böylece, Cd ile uyarılan oksidatif strese karşı korumasında özellikle düşük GLA konsantrasyonunun daha etkili olduğu söylenebilir.

In this study, it was investigated whether exogenously application of gallic acid (GLA) against cadmium-induced oxidative stress in wheat leaves is effective in alleviating the adverse effects of heavy metals. 100 and 200 ?M cadmium (Cd) and 0.25 and 0.75 mM GLA were treated alone or the combination form to wheat seedlings grown under hydroponic system for 7 days (d). In the harvesting groups, shoot length, shoot fresh weight, shoot dry weight, relative water content (RWC), proline content (Pro), hydrogen peroxide (H2O2) accumulation, lipid peroxidation levels and some enzymatic or non-enzymatic antioxidant activities were analyzed. The growth parameters were significantly affected in wheat seedlings subjected to the Cd stress. The change in these parameters was detected to be higher at higher Cd concentrations. Depending on this result observed in shoot length, fresh weight and dry weight, the growth of wheat seedlings (RGR) were markedly changed. A decrease in the water content of the leaves (RWC) was observed as a result of the reduction of Pro content in the Cd-treated groups. An increase in superoxide dismutase (SOD) activity was detected with heavy metal application. H2O2 content resulting from the activity of this enzyme increased. The increased accumulation of this radical was scavenged by ascorbate peroxidase (APX), but APX had not been successful in this process. In this case, the level of lipid peroxidation (TBARS content) of wheat leaves increased during stress application. However, exogenously applied GLA applications improved RGR, leaf RWC levels and the growth parameters (length and fresh-dry weights) of wheat seedlings. The increase in RWC levels induced by GLA treatments under stress was especially linked to the Pro increment. In GLA and stress-treated groups, H2O2 content generated with enhancement in SOD was reduced by activating of the antioxidant system. In this system, GLA concentrations under low stress treatment could be induced the activities of APX and GR enzymes, even though the activity of CAT and POX enzymes was not reduced or any change was observed. Therefore, it can be said that the low GLA concentration was particularly more effective in its protection against Cd-induced oxidative stress.