Kurşun stresine maruz kalan mısır (zea mays L.) fidelerinde tiyoüre uygulamasının iyileştirici etkilerinin araştırılması

Bu çalışmada, mısır (Zea mays L. cv. Capuzi) fidelerinde büyüme, klorofil içeriği, kurşun birikimi, lipid peroksidasyonu, antioksidan enzim aktiviteleri ve transkriptom değişimleri üzerine kurşunun (Pb) olumsuz etkilerinin yanı sıra bu olumsuz etkilerin tiyoüre (TÜ) ile iyileştirilme potansiyeli araştırılmıştır. Mısır fideleri kontrol, TÜ, Pb ve TÜ+Pb uygulamalarına maruz bırakılmış ve fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler parametreler değerlendirilmiştir. Pb, fidelerin hem gövde hem de kök taze ve kuru ağırlıklarında önemli düzeyde (p <0.05) azalmalara neden olmuştur. Pb teşvikli bu azalma, TÜ uygulaması ile önemli düzeyde hafifletilmiş, özellikle kök kuru ağırlığında %65.50 oranında iyileşme belirlenmiştir. Pb stresine maruz kalan mısır fidelerinin gövdelerine göre köklerinde daha yüksek düzeyde Pb birikimi belirlenmiştir. Bu Pb birikimi, TÜ uygulaması ile yalnızca gövde dokularında önemli düzeyde (%18.77) azalmıştır. Ayrıca, Pb stresi klorofil içeriğini önemli düzeyde (%63.4) azaltmış, bu azalmanın TÜ uygulaması ile önemli düzeyde arttığı (%60.0) belirlenmiştir. Lipid peroksidasyonu göstergesi olan malondialdehit (MDA) içeriği Pb uygulamasıyla artmış, ancak TÜ uygulaması MDA içeriğini kontrol seviyesine düşürmüştür. Pb uygulaması, katalaz (CAT) hariç diğer antioksidan enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), guaiakol peroksidaz (POD)] aktivitelerini artırmıştır. Diğer taraftan, Pb'a göre TÜ+Pb uygulamasında SOD, CAT ve APX aktivitelerinde azalma ve POD aktivitesinde artma belirlenmiştir. Bu çalışmada kontrol, Pb ve TÜ+Pb uygulamalarına maruz bırakılan mısır fidelerinin yaprak dokularında RNAseq analizi gerçekleştirilmiş ve Pb toksisitesine karşı yanıt mekanizmaları ile TÜ uygulamasının iyileştirici etkileri araştırılmıştır. Analizler sonucunda, kontrol ile Pb karşılaştırmasında 204 artan ve 357 azalan yönde; kontrol ile TÜ+Pb karşılaştırmasında 1.037 artan ve 718 azalan yönde; Pb ile TÜ+Pb karşılaştırmasında ise 171 artan ve 175 azalan yönde diferansiyel olarak ifade edilen gen (DEG) belirlenmiştir. Uygulamalar arasında ortak olarak ifade edilen 253 DEG, Pb stresine karşı TÜ'nün düzenleyici rolünü ortaya koyan önemli adaylar olarak öne çıkmıştır. Fonksiyonel zenginleştirme analizleri, Pb uygulamasının fotosentez, karbon fiksasyonu ve enerji metabolizmasıyla ilişkili genleri baskıladığını, buna karşılık TÜ+Pb uygulamasının özellikle kükürt ve glutatyon metabolizması, küçük molekül süreçleri ve antioksidan savunma ile ilişkili yolakları uyardığını göstermiştir. RNAseq sonuçlarının güvenilirliği, on genin qRTPCR analiziyle doğrulanmış ve elde edilen ifade profillerinin RNAseq verileriyle uyumlu olduğu gösterilmiştir. Biyodüzenleyici olan TÜ'nün Pb stresinin olumsuz etkisini büyüme, pigment düzeyi ve oksidatif stres gibi parametreler üzerinde koruyucu ve düzenleyici bir etkiye sahip olarak iyileştirdiği ve mısırın erken büyüme ve gelişme evresini olumlu yönde etkilediği saptanmıştır. Bu bulgular, TÜ uygulamasının Pb toksisitesine karşı mısır fidelerinde büyüme, pigment düzeyi ve oksidatif stres parametreleri üzerinde koruyucu ve düzenleyici bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.