Cicer reticulatum ladiz.'den C. arietinum L.'ye soğuğa tolerans genlerinin aktarımı ve potansiyel fizyolojik ve biyokimyasal seçim kriterleri arasındaki ilişkiler

Bitkilerde düşük sıcaklık ve don stresine verilen metabolik yanıtlar, soğuk toleransının belirlenmesinde kritik bir role sahiptir. Ancak önceki çalışmaların büyük çoğunluğu soğuk aklimasyonuna odaklandığından, don koşullarında gerçekleşen metabolik değişimler ile dayanıklı ve hassas genotiplerin seçiminde kullanılabilecek potansiyel seleksiyon kriterlerine dair bilgiler oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, Cicer arietinum L. (CA 2969) ve C. reticulatum Ladiz. (AWC 602) türler arası melezinden köken alan 163 rekombinant kendilenmiş hattının (RIL) don koşullarında soğuğa dayanıklılık seviyeleri belirlenmiştir. Bu nohut hatlarından seçilen 5 dayanıklı ve 5 hassas RIL hattı don öncesi (4°C), don (-12°C) ve don sonrası koşullarında oluşan biyokimyasal değişimler, çok değişkenli istatistiksel yöntemler ve hedeflenen metabolit analizleri kullanılarak kapsamlı biçimde incelenmiştir. Dona dayanıklı (AWC 602 ve dayanıklı RIL hatları) ve hassas (CA 2969 ve hassas RIL hatları) genotiplerin organik asitleri [sitrik asit (CA), süksinik asit (SA), fumarik asit (FA), malik asit (MA) ve malonik asit (MoA)], yağ asitleri [palmitik asit (PA), stearik asit (StA), linoleik asit (LA) ve linolenik asit (LNA)] ve aminoasitlerden [aspartik asit (Asp) ve triptofan (Trp)] oluşan 11 temel metabolit açısından metabolik profilleri karşılaştırılmıştır. PLS-DA analizleri, üç uygulama koşulunda da dayanıklı ve hassas grupların belirgin şekilde ayrıştığını göstermiştir. VIP analizleri, tüm koşullarda MoA, MA ve LNA'nın gruplar arasındaki ayrımı en güçlü şekilde yansıtan değişkenler olduğunu ortaya koymuştur. Isı haritası analizi, dayanıklı genotiplerde don öncesinde LA, MoA, Trp, LNA, MA ve FA'nın; don koşullarında ise SA hariç tüm metabolitlerin; don sonrasında ise CA, MoA, PA, LA, FA, MA ve LNA'nın daha yüksek seviyelerde biriktiğini göstermiştir. Don stresine verilen yanıt metabolit düzeyinde incelendiğinde, dayanıklı genotiplerde organik asitler ve yağ asitlerinde belirgin artışlar gözlenirken; hassas genotiplerde bu metabolitlerde genel olarak azalış veya değişim göstermeme eğilimi ile daha sınırlı ve yetersiz bir metabolik adaptasyon ortaya koydukları belirlenmiştir. Don sonrası iyileşme fazında dayanıklı genotiplerin metabolit düzeylerinde belirgin azalış gözlenmesi, bu genotiplerin stres sonrasında homeostatik metabolik düzenlemeyi hızla geri kazanabildiğini göstermektedir. Sonuçlar, soğuğa dayanıklı nohut genotiplerinin membran akışkanlığını koruma, enerji üretimini artırma ve aminoasit metabolizmasını yeniden programlama gibi kritik mekanizmalar üzerinden daha etkin bir stres adaptasyonu geliştirdiğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, soğuk toleransı ile ilişkili metabolik belirteçlerin tanımlanmasına katkı sağlamakta ve nohut ıslah programları için değerlendirilebilir biyokimyasal göstergeler sunmaktadır.