Arabidopsis thaliana' da silikonun UV-B stresi üzerine hafifletici etkisinin araştırılması

Günümüzde küresel ısınma ve beraberinde getirdiği problemlerin bir sonucu olarak tarım arazileri ve dünya üzerindeki doğal bitki örtüsü çeşitli biyotik ve abiyotik stres faktörlerine maruz kalmaktadır. Tarım arazileri, artan dünya nüfusuyla birlikte açığa çıkan gıda ihtiyacının karşılanması için temel oluşturmakla birlikte, yalnızca gıda alanında değil; sağlık, kozmetik ve çeşitli endüstriyel alanlarda da kritik bir rol oynamaktadır. Bitkilerin stres koşullarına adaptasyonunun sağlanması ve bu adaptasyonun altında yatan moleküler mekanizmaların aydınlatılması büyük önem taşımaktadır. Küresel ısınmanın ve ozon tabakasındaki incelmenin getirdiği en büyük etkenlerden bir tanesi yer yüzüne ulaşmakta olan ultraviyole-B (UV-B) tipi radyasyondur. 280-320 nm aralığında dalga boyuna sahip UV-B tipi radyasyonun bitkiler üzerinde olumsuz etkileri olduğu önceden yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Çalışmada model organizma olarak Arabidopsis thaliana Columbia (Col-0) yabanıl tip bitki kullanılmıştır. UV-B radyasyon uygulaması 17 günlük A. thaliana üzerinde 60 dakika boyunca 800 µWatt/cm2 olacak şekilde optimize edilmiştir. Bu tez çalışmasında, silikon molekülünün UV-B radyasyonuna maruz bırakılan A. thaliana üzerindeki etkileri fizyolojik, gen anlatımı ve epigenetik seviyesinde analizler yapılarak araştırılmıştır. Silikon molekülünün bitkiler üzerinde, çoklu stres direnci ve özellikle UV-B radyasyon direnci konusundaki etkileri önceden yapılan çalışmalarda gösterilmiştir. Ancak bu etkinin altında yatan moleküler mekanizmalar henüz aydınlatılmamıştır. Bu nedenle tez kapsamında ozmolit birikimi ve hücre zarı iyon sızıntısı analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, bitkilerde abiyotik stres yanıtı ile ilişkili olduğu bilinen DGK2, CHS, FLC, Rad51 ve UVR8 genlerinin anlatım seviyeleri gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu kullanılarak belirlenmiştir. Bu sayede, silikonun UV-B uygulaması karşısında verdiği stres yanıtının belirtilen genlerin anlatımı ile olan ilişkisi ortaya konmuştur. Ayrıca, bitkilerde epigenetik düzenlemelerle ilişkisi olduğu bilinen UV-B stres cevabının daha iyi anlaşılabilmesi adına genom düzeyinde DNA metilasyon yüzdeleri karşılaştırılmıştır. Gerçekleştirilen tez çalışmasının sonucu olarak, in vitro 1 mM silikon uygulamasının, 800 µWatt/cm2 UV-B radyasyon stresi altında A. thaliana Col-0 üzerinde fizyolojik, gen anlatımı ve epigenetik seviyesinde etkisi olduğu gösterilmiştir. Sadece silikon uygulanan deney gruplarında kontrole göre ozmolit birikimi yüksek bulunurken; hücre zarı iyon sızıntısı düşük olarak ölçülmüştür. Gen anlatım analizlerinde ise hedef genlerin anlatımlarında silikonun stres cevabında destekleyici rol oynadığını gösteren anlamlı değişikler kaydedilmiştir. Son olarak, genom düzeyinde DNA metilasyonu yüzdeleri ölçümünde, silikon ve UV-B uygulanan deney gruplarında genomik DNA metilasyon yüzdesi kontrol grubuna göre artış göstermektedir. Yapılan çalışma kapsamında silikon molekülünün bitkilerde moleküler seviyede değişikliklere yol açtığı gösterilmiştir. Bu çalışma, silikonun bitki stres cevabında bir ajan olarak kullanımı ile ilgili literatüre katkı sağlamakla birlikte benzer moleküllerin biyotik ve abiyotik stresler karşısında kullanımı ve test edilmesi için bir örnek olarak sunulmaktadır.