Kolza fidelerinde selenyum teşvikli krom toleransının fizyolojik ve moleküler analizleri

Endüstriyel faaliyetler çevredeki krom (Cr) kirliliğini arttırmaktadır. Toprakta artan Cr içeriği bitkiler tarafından alınıp emilip birikebilmekte, toksisiteye yol açabilmekte, besin zinciri yoluyla doğrudan veya dolaylı olarak insan sağlığına zarar verebilmektedir. Bu nedenle, Cr ile kirlenmiş topraklarda yetişen bitkiler tarafından Cr alımını azaltacak ve böylece Cr tehditlerinden kaynaklanan sağlık risklerini azaltacak yaklaşımların bulunması gerekmektedir. Bitkiler için faydalı bir element olan selenyum (Se), çeşitli biyotik ve abiyotik stres altındaki bitkilerde olumlu roller oynamaktadır. Selenyumun Cr stresi altındaki bitkilerdeki faydalı etkileri, bitki büyümesini iyileştirme ve Cr birikimini azaltılması ile kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, kolza bitkilerinin Cr stres toleransını iyileştirmede Se'un koruyucu mekanizmasını ortaya çıkarmak için çok az bilgi bulunmaktadır. Bu çalışmada, kolza (Brassica napus L.) fidelerinin Cr stresine karşı tolerans oluşturmadaki Se'un rolü, fizyolojik ve biyokimyasal analizlerle kombine edilmiş jel temelli proteomik yaklaşım ile ortaya konulmuştur. Hidroponik olarak büyütülen yedi günlük kolza fideleri, 14 gün boyunca 10 μM Cr stresi ve 5 μM Se uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Sonuçlar, Cr stresinin kolza fidelerinde büyümeyi azalttığını ve Cr birikimine ve lipid peroksidasyonuna neden olduğunu göstermiştir. Dışsal olarak uygulanan Se, Cr stresine maruz bırakılan kolza fidelerinde bitki büyümesini arttırmış, ancak lipid peroksidasyonunu ve Cr birikimini azaltmıştır. Ek olarak, Se uygulaması yapraklarda azalmış katalaz ve askorbat peroksidaz aktivitelerini artırmış ve ayrıca yaprak süperoksit dismutaz ve guaiakol peroksidaz aktivitelerinde Cr kaynaklı artışta ilave artışa neden olmuştur. Proteomik analizde, Cr stresi altındaki yapraklarda Se toplam 60 proteinin ifadesini önemli ölçüde etkilenmiş ve kütle spektrometrisi ile 54 protein tanımlanmıştır. En büyük üç fonksiyonel kategori, fotosentez (%48,1), savunma tepkisi (%27,8) ve protein metabolizmasında (%11,1) yer alan proteinleri içermektedir. Dışsal Se, fotosentezde fonksiyon gören proteinlerin çoğunu düzenlemiştir ve bu durum CO2 fiksasyonunda bir düzenlemeyi işaret etmektedir. Savunma cevabı ve protein metabolizmasında yer alan proteinler, Se tarafından farklı şekilde düzenlenmiştir ve bu durum Se'un stres direnci ve proteom yeniden düzenlenmesindeki rollerini göstermiştir. Selenyum, fotosentez verimini, ROT süpürme kabiliyetini, protein biyosentezi ve işlenmesini ve diğer adaptif tepkileri teşvik ederek Cr toleransını artırabilir.