Brachypodium distachyon'un abiyotik stres ve tohum ön uygulamasına yanıtlarının metabolomik analizi

Çevresel stres faktörleri nedeniyle önemli ölçüde azalan ekilebilir tarım arazileri dünya genelinde önemli bir endişe haline gelmiştir. Çevresel stres faktörleri, özellikle tuzluluk ve kuraklık, bitkilerin büyüme evreleri üzerinde olumsuz etkileri olduğundan mahsul kalitesini ve verimini ciddi biçimde düşürmektedir. Bitkilerin stres karşısında verdikleri cevapları anlamak, stresle mücadelede yeni perspektifler kazandırabileceği gibi aynı zamanda bitki sistemlerindeki stres toleranslarının geliştirilmesinde de önemli katkılar sağlayabilir. Stresle mücadelede yeni bir yöntem olarak sunulan tohum ön uygulaması, çimlenme öncesi periyotta bitki hafızasını uyandırarak sinyal kanallarını ve metabolik cevapları hızlandırır. Böylece bitki stresle karşılaştığında, savunma mekanizmaları alarm fazına daha hızlı geçer. Brachypodium distachyon, çim türleri, potansiyel biyoyakıt bitkileri ve buğday, arpa ve pirinç gibi önemli tahıllar için eşiz uygunlukta monokot bir model sistemdir. Bu çalışmada, B. distachyon (Bd-21 hattı) tohumları kimyasal priming için potasyum nitrat (yüzde 2, yüzde 5, yüzde 10 KNO3) ve hidropriming için distile su ile muamele edilmiştir. Tohum ön uygulamasının kuraklık ve tuzluluk altında zamana bağlı (4 gün, 8 gün ve 12 gün) fizyolojik ve metabolit değişimler üzerine etkisi incelemek için vejetatif fazdaki bitkide, nispi su içeriği (RWC), nispi membran geçirgenliği (RWC) ve metabolit içerikleri (amino asit ve poliamin konsantrasyonları, Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi ile) değerlendirilmiştir. Kuraklık altında valin, fenilalanin, lizin, arginin, alanin, lösin ve glisin konsantrasyonları yükselirken, tuzluluk altında sadece valin tüm zaman noktalarında artış göstermiştir. Abiyotik stres cevaplarında, en anlamlı değişimler stresin 12. gününde, özellikle kuraklıkta görülmüştür. Herhangi bir priming uygulaması yapılmayan gruplarla karşılaştırıldığında, KNO3 priming gruplarının (yüzde 5 ve yüzde 10) daha yüksek lizin, glutamat, fenilalanin ve aspartik asit içeriği ile RWC seviyesine ve daha düşük RMP ve spermin seviyelerine sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca, KNO3 gruplarının prolin ve poliamin havuzlarında belirgin akümülasyon modelleri gözlenmiştir. KNO3 uygulamaları ve B. distachyon'un stres altındaki sinyal/tolerans cevapları arasında olası bir etkileşim görülmektedir. Bu çalışma kademeli metabolit değişikliklerini inceleyerek, tohum ön uygulamasının kuraklık ve tuz stresi altındaki bitki stres cevapları üzerindeki etkilerini ortaya koymaktadır.