Search

Cysteine (Cys) is the first organosulfur compound of sulfur metabolism. The products of sulfur metabolism including Cys have biological functions in responses to heavy metal stress and oxidative stress. In this study, therefore, the effects of Cys on alleviating chromium (Cr) toxicity in the leaves of maize (Zea mays L. cv. Bora) seedlings were investigated. Hydroponically grown seedlings were subjected to Cr stress (100 μM) and in combination with Cys (500 μM) for 7 days. Cr stress resulted in toxicity symptoms such as reduced growth, chlorosis, and rolling in leaves. Cr stress decreased the relative water content (RWC), -aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) activity, and chlorophyll and protein contents. On the other hand, Cr decreased activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) in leaves, while increased the activity of peroxidase (POD). In addition, Cr increased the accumulation of malondialdehyde (MDA) and cysteine contents. Exogenous application of Cys to rooting media alleviated Cr-induced growth suppression. Exogenous Cys promoted the chlorophyll accumulation and cysteine content under Cr stress. Moreover, application of Cys increased the activities of SOD and CAT, and markedly diminished Cr-induced MDA accumulation. These results suggest that the exogenous application of Cys reduced the negative consequences of oxidative stress caused by Cr stress., Sistein (Cys), kükürt metabolizmasının ilk organik kükürtlü bileşiğidir. Cys dahil kükürt metabolizmasının ürünleri, bitkilerin ağır metal ve oksidatif strese karşı cevaplarında biyolojik fonksiyonlara sahiptir. Bu nedenle bu araştırmada, mısır (Zea mays L. cv. Bora) fidelerinin yapraklarında Cys'in krom (Cr) stresinin etkilerini hafifletme üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Hidroponik olarak yetiştirilen fidelerin köklerine 7 gün süreyle Cr stresi (100 μM) ve Cr ile kombine şekilde Cys (500 μM) uygulanmıştır. Cr stresi büyümede azalma, kloroz ve yapraklarda kıvrılma gibi toksisite semptomlarına neden olmuştur. Cr stresi, bağıl su içeriğini (BSİ), -aminolevulinik asit dehidrataz (ALAD) aktivitesini, klorofil ve protein içeriklerini azaltmıştır. Diğer taraftan, Cr yapraklarda süperoksit dismutaz (SOD) ve katalaz (CAT) aktivitelerini azaltırken, peroksidaz (POD) aktivitesini artırmıştır. İlaveten, Cr malondialdehit (MDA) birikimi ve sistein içeriğini arttırmıştır. Kök ortamına dışsal Cys uygulaması, büyümedeki Cr teşvikli inhibisyonu azaltmıştır. Dışsal Cys uygulaması Cr stresi koşullarında klorofil birikimini ve sistein içeriğini artırmıştır. Ayrıca Cys uygulaması, SOD ve CAT aktivitelerini arttırmış ve Cr teşvikli MDA birikimini önemli düzeyde azaltmıştır. Bu sonuçlar, dışsal Cys uygulamasının Cr stresinin neden olduğu oksidatif stresin olumsuz sonuçlarını azalttığını göstermektedir.

Hayatta kalabilmek için bitkilerin stresle sürekli başa çıkmalarıgerekir. Kuraklık bitki büyümesini, gelişimini ve ürün verimliliğini etkileyenana abiyotik streslerden biridir. Bitki ıslahı çalışmaları kapsamında, kuraklıkstresine karşı dayanıklı ve yüksek besin değerine sahip tarımsal bitkitürlerinin geliştirilmesi genomik, transkriptomik, proteomik ve metabolomikgibi “omik” teknolojileri ile sağlanabilecektir. Proteomik, kuraklık stresikoşullarında bir hücredeki proteinlerin tanımlanması, ifade seviyelerininbelirlenmesi, translasyon sonrası modifikasyonların ortaya konulması veprotein-protein etkileşimlerinin anlaşılması için güçlü bir yöntemdir. Farklıstreslere maruz kalan bitkilerde protein ifade seviyesinde önemli değişikliklermeydana geldiğinden, proteomik yaklaşım stres koşulları altında proteinlerinstres toleransı ile ilişkisini aydınlatmak için oldukça önemlidir. Kuraklıkstresi genellikle fotosentez, enerji metabolizması, stres savunma, proteinmetabolizması ve sinyal iletimi gibi yolaklarda fonksiyon gören proteinlerinifade seviyelerinde değişime neden olmaktadır. Bitkilerde proteomikçalışmalarda fizyolojik ve moleküler sonuçların beraber değerlendirilmesikuraklık toleransı için bazı potansiyel proteinler ya da metabolik yolakların keşfedilmesineolanak tanımaktadır. Bu derlemede, bitkilerin kuraklık stresine vermişoldukları protein seviyesindeki tepkiler hakkındaki son bilgilertartışılmıştır., Plant need to overcome with stress to survive permanently. Drought is oneof the major abiotic stresses that affect growing and developing of plants andproductivity of crops. Within the scope of plant breeding studies, developmentof agricultural plant species which are resistant to drought stress and havehigh nutritional value will be provided by omics technologies such as genomics,transcriptomics, proteomics and metabolomics. Proteomics is a strong method foridentification of proteins in a cell under drought stress conditions,determination of expression levels, introducing post-translationalmodifications, and understanding protein-protein interactions. Since there is asignificant change in protein expression level in plants exposed to differentstresses, the proteomics approach is quite important to elucidate therelationship of proteins to stress tolerance. Drought stress usually causeschanges in expression levels of proteins that function in pathways such asphotosynthesis, energy metabolism, stress defense, protein metabolism andsignal transduction. Combination of physiological and molecular results inproteomic studies in plants allows the discovery of some potential proteins ormetabolic pathways for drought tolerance. In this review, we discussed recentinformation on plant responses to drought stress at protein level.

Halofit bitki türlerinde tohum çimlenmesi özellikle ışık, sıcaklık ve tuzluluk gibi çevresel faktörlertarafından kontrol edilmektedir. Halofit Salsola crassa’nın tohum çimlenmesi üzerine tuzluluk, sıcaklıkve ışık etkileşimlerine ilişkin herhangi bir literatür bulunmamaktadır. Bu nedenle, bu araştırmada S.crassa’nın tohum çimlenmesi üzerine 9 tuz konsantrasyonu (0, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700 ve 800mM NaCl), 6 sabit sıcaklık (10, 15, 20, 25, 30 ve 35C) ve fotoperiyodun (12 sa ışık: 12 sa karanlık vesürekli karanlık) etkileri araştırılmıştır. En yüksek çimlenme yüzdeleri (%98-99) distile suda, 20 ve 25Csıcaklık uygulamaları ve 12 saatlik fotoperiyotta elde edilmiştir. Tuz konsantrasyonundaki artış özellikledüşük ve yüksek sıcaklık uygulamalarında tohum çimlenmesinde belirgin bir azalışa neden olmuştur.Düşük (10 ve 15C) ve yüksek (35C) sıcaklık uygulamaları hem kontrol hem de tuz uygulamalarındatohum çimlenmesinde belirgin bir şekilde azalmaya neden olmuştur. Tüm sıcaklık uygulamalarında veözellikle tuz uygulamalarında ışık ve karanlık uygulamaları arasında önemli farklılıklar bulunmuştur (P

Bu araştırmada, Türkiye’de ekimi yapılan sekiz arpa (Hordeum vulgare L.) çeşidinin hekzavalent kroma [Cr(VI)] karşı toleransı erken fide evresinde hidroponik kültür ortamında incelenmiştir. Sekiz arpa çeşidinin (Angora, Avcı-2002, Aydanhanım, Başgül, Bülbül-89, Orza-96, Tarm-92 ve Zeynelağa) gövde ve kök büyümesi üzerine farklı Cr(VI) konsantrasyonlarının (0, 75, 150 ve 225 pM) etkisi belirlenmiştir. Cr(VI) konsantrasyonunun artışına bağlı olarak arpa çeşitlerinin gövde ve kök uzunlukları, taze ve kuru ağırlıkları genellikle önemli düzeyde azalmıştır (P

Ağır metal kirliliği, tarım ve insan sağlığı üzerinde olumsuz potansiyel etkisi olan önemli bir çevre sorunudur. Toksik elementlerin uzaklaştırılması ve parçalanması için fiziksel remediasyon teknolojileri kullanılmaktadır. Bununla birlikte, çevreyi tahrip edici fiziksel remediasyon yöntemlerine alternatif olarak fitoremediasyon tekniği görülmektedir. Ağır metallerin uzaklaştırılması için bitkilerin kullanıldığı fitoremediasyon tekniği etkin, çevre dostu ve ucuz bir metottur. Bazı bitkiler ağır metal detoksifikasyonu ile ilişkili potansiyel mekanizmalara sahip olup; metal stresi altında canlılıklarını sürdürebilmektedir. Metal hiperakümülatörü bitkiler, gövde dokularında oldukça yüksek konsantrasyonlarda metal iyonlarını biriktirmekte ve detoksifiye edebilmektedir. Ağır metal toksisitesine karşı yüksek tolerans, bir genotip ile çevresi arasındaki etkileşime bağlı olarak metal alınımındaki azalma ve içsel alıkonmadaki artışa bağlı olarak gerçekleşmektedir. Moleküler genetik teknolojileri bitkilerde ağır metal toleransı ve birikimi ile ilgili mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına neden olmuştur. Metal alınımı, taşınımı ve içsel alıkonma ile ilgili olarak bitkilerin modifiye edilmesi için genetik mühendisliğinin kullanımı fitoremediasyon etkinliğinin arttırılması için yeni yollar açabilmektedir. Metal şelatlayıcıları, metal taşıyıcıları, metallotiyonein ve fitoşelatin genleri metal alınımı ve içsel alıkonma kapasitesinin arttırılması için bitkilere transfer edilmektedir. Hiperakümülatör bitkilerde ağır metal alınımı, taşınımı ve alıkonma mekanizmalarının daha iyi anlaşılması, üstün fitoremediasyon özelliklerine sahip yeni transjenik bitkilerin geliştirilmesine yol açmaktadır. Bu derlemede, üstün fitoremediasyon yeteneğine sahip bitkilerin geliştirilmesinde rol oynayan fizyolojik ve moleküler mekanizmalar tartışılmıştır

Salinity is one of the major factors that cause crop loss worldwide. It has been estimated that about half of the yield potential of major crops are lost due to salinity. Therefore, crops with tolerance to salinity should be developed to feed the increasing world population. The conventional breeding or modern molecular biology strategies have been employed to maximize plant growth and productivity under salinity stress. However, breeding of crops for salt tolerance is limited due to its own complexities and hereditary difficulties. An alternative approach is to enhance salt tolerance through exogenous application of certain plant growth regulators. Plant growth regulators have proven to increase stress tolerance of plants such as to drought, heavy metals, salinity, low and high temperature stresses. Among these plant growth regulators salicylic acid (SA) and polyamines (PAs) have been studied most extensively. Both SA and PAs play diverse physiological roles, which are affecting plant growth and development under salinity stress. In the present review, we have described the biosynthetic pathways and physiological roles of SA and PAs. Moreover, the effects of exogenous applications of SA and PAs on the plants exposed to salinity stress have also been discussed. © Afyon Kocatepe Üniversitesi, Tuzluluk dünya genelinde ürün kaybına neden olan önemli faktörlerden biridir. Tarımsal açıdan önemli bitkilerde ürün potansiyelinin yaklaşık yarısının tuzluluktan dolayı kaybedildiği tahmin edilmektedir. Bu nedenle, artan nüfusun besin ihtiyacının karşılanması için tuzluluğa toleranslı tarımsal bitkiler geliştirilmelidir. Geleneksel ıslah veya modern moleküler biyoloji yaklaşımları tuz stresi altında bitki büyüme ve üretkenliğini en iyi duruma getirmek için uygulanmaktadır. Buna rağmen, tuz toleransı bakımından tarımsal bitkilerin ıslahı karmaşıklık ve kalıtsal zorluklardan dolayı sınırlanmaktadır. Alternatif bir diğer yaklaşım ise başlıca bitki büyüme düzenleyicilerinin dışsal uygulanması ile tuz toleransının arttırılmasıdır. Bitki büyüme düzenleyicilerinin kuraklık, ağır metal, tuzluluk, düşük ve yüksek sıcaklık gibi streslere karşı toleransı arttırdığı kanıtlanmıştır. Bitki büyüme düzenleyicileri arasında yer alan salisilik asit (SA) ve poliaminler (PA’lar) kapsamlı şekilde çalışılmıştır. Hem SA hem de PA’ler tuz stresi altında bitki büyüme ve gelişimini etkileyen çeşitli fizyolojik rollere sahiptir. Bu derlemede, SA ve PA’lerin biyosentetik yolları ve fizyolojik etkileri tanımlanmıştır. Ayrıca, tuz stresine maruz bırakılan bitkilerde dışsal SA ve PA uygulamalarının etkisi tartışılmıştır

Thermopsis turcica belonging to Thermopsis genus of Fabaceae family shows only a natural distribution in the province of Afyonkarahisar and it’s regarded as one of the most important wild genomic resource of Turkey. Today, sectional distribution area of this endemic species is the south of Eber Lake and southwest of Akşehir Lake within the border of Afyonkarahisar. In situ and ex situ conservation efforts have been done for Thermopsis turcica, which is categorized as critically endangered plant species according to the IUCN criteria. The property of producing multiple free fruits from a single flower makes this species very different within about 18000 plant species belonging to Fabaceae family. It is necessary to determine the molecular mechanisms controlling the unusual flower and fruit morphologies of Thermopsis turcica at genomics and proteomics levels. In the light of this knowledge, the providing of this gene resource into the economy will be important through the transferring of the multi-carpellated feature to the cultivated plants., Fabaceae familyasından Thermopsis cinsine ait Thermopsis turcica sadece Afyonkarahisar İli’nde doğal yayılış göstermekte ve Türkiye’nin önemli yabani gen kaynaklarından biri olarak kabul edilmektedir. Günümüzde bu endemik türün parçalı yayılış alanı, Afyonkarahisar sınırları içindeki Eber Gölü güneyi ve Akşehir Gölü güneybatısıdır. IUCN kriterlerine göre nesli kritik seviyede tehlike altında olan bitki türü kategorisinde listelenen T. turcica için in situ ve ex situ koruma çalışmaları yapılmaktadır. Tek çiçekten çoklu serbest meyve oluşturma özelliği, bu türü Fabaceae familyasına ait yaklaşık 18000 bitki türü içerisinde oldukça farklı kılmaktadır. Thermopsis turcica’nın sıra dışı çiçek ve meyve morfolojisini kontrol eden moleküler mekanizmaların genomik ve proteomik seviyede belirlenmesi gerekmektedir. Bu bilgiler ışığında, çoklu karpel özelliğinin kültürü yapılan bitkilere transferinin sağlanması ile bu gen kaynağının ekonomiye kazandırılması önemli olacaktır

Bu çalışmanın birinci aşamasında, 8 kanola (Brassica napus L.) çeşidinin (Champlain, Dante, Heros, Nelson, NK Petrol, Sary, Süzer ve Vectra) hekzavalent krom [Cr(VI)] için fitoremediasyon potansiyelleri hidroponik kültür ortamında değerlendirilmiştir. Bu amaçla, 7 gün süreyle Cr(VI) stresine (0, 10, 50 ve 100 µM potasyum dikromat) maruz bırakılan 14 günlük kanola fidelerinde büyüme, Cr birikimi, malondialdehit (MDA) içeriği, klorofil içeriği, protein olmayan tiyol (NPT) içeriği ve bazı antioksidan enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), guaiakol peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT)] aktivitesindeki değişimler incelenmiştir. Cr(VI) stresi kuru ağırlık (KA), klorofil içeriği ve CAT aktivitesinde azalmaya, MDA içeriği, NPT içeriği, SOD ve POD aktivitelerinde artışa neden olmuştur. Kuru ağırlık temelinde belirlenen tolerans indeksi NK Petrol çeşidinde maksimum (%82.5-74.1), Sary çeşidinde ise minimum (%65.7-40.8) olarak bulunmuştur. Sary çeşidi, düşük klorofil seviyeleri ve yüksek MDA içeriği ile ilişkili olarak en yüksek oranda (705.8 μg g1 KA) Cr biriktirmiştir. Bununla birlikte, en düşük Cr birikimi (255.0 μg g1 KA) NK Petrol çeşidinde bulunmuştur. Ayrıca, NK Petrol çeşidi Cr(VI) stresi altında yüksek klorofil içeriğini ve CAT aktivitesini sürdürmüştür. Sary çeşidinde göre NK Petrol çeşidi nispeten Cr'u dokuları dışında tutabilen bir çeşit olmasına rağmen, daha yüksek oranda biyokütle üreterek Cr(VI) stresini tolere edebildiği için Cr ile kirlenmiş alanların fitoremediasyonu için potansiyele sahip olabilir. Bu çalışmanın ikinci aşamasında, Cr(VI) toleransında farklılık gösteren nispeten Cr-toleranslı (NK Petrol) ve Cr-hassas (Sary) kanola çeşitlerinde kükürt (S) beslemesi ve Cr(VI) stresi arasındaki etkileşimler değerlendirilmiştir. Kanola fideleri 7 gün süreyle S-yeterli (1 mM S) besin çözeltisinde büyütülmüştür. Sonrasında fideler farklı S konsantrasyonlarında [0 mM S (–S), 1 mM S (+S) ve 2 mM S (+HS)] 7 gün daha büyütülmüştür. On dört günlük fideler 3 gün süreyle 6 farklı uygulamaya maruz bırakılmıştır: (1) +S/−Cr; 1 mM sülfat, 0 μM Cr(VI) (kontrol), (2) +S/+Cr; 1 mM sülfat, 100 μM Cr(VI), (3) −S/−Cr; 0 mM sülfat, 0 μM Cr(VI) (kükürt eksikliği), (4) −S/+Cr; 0 mM sülfat, 100 μM Cr(VI) (kombine stres), (5) +HS/−Cr; 2 mM sülfat, 0 μM Cr(VI) (aşırı S uygulaması) ve (6) +HS/+Cr; 2 mM sülfat, 100 μM Cr(VI). Bu süre sonunda fideler büyüme, Cr birikimi, MDA içeriği, klorofil içeriği, tiyol içeriği, sistein içeriği, askorbik asit (AsA) ve glutatyon (GSH) içerikleri, bazı antioksidan enzimlerin [SOD, POD, CAT, askorbat peroksidaz (APX), glutatyon S-transferaz (GST) ve glutatyon redüktaz (GR)] aktivitesi, metallotiyonein protein 1 geninin (BnMP1) ifade seviyesi ve yaprak proteomundaki değişimleri değerlendirmek için kullanılmıştır. Sary çeşidinin büyüme parametrelerinde, –S/–Cr ve –S/+Cr uygulamaları belirgin bir azalmaya neden olmuştur. Maksimum Cr birikimi –S/+Cr bitkilerinde ve özellikle de Sary çeşidinde belirlenmiştir. Sary çeşidindeki yüksek seviyedeki Cr, MDA içeriğini arttırmış ve klorofil içeriğini azaltmıştır. Antioksidan enzimlerin aktivitesi ve sistein içeriği –S/+Cr koşulları altındaki NK Petrol çeşidinde daha yüksek bulunmuştur. Antioksidan metabolitlerin (AsA ve GSH) içerikleri her iki çeşitte –S/–Cr uygulaması tarafından azaltılmıştır. BnMP1 geninin ifade seviyesi NK Petrol çeşidinde –S/+Cr uygulaması, Sary çeşidinde ise +S/+Cr ve +HS/+Cr uygulamaları tarafından arttırılmıştır. Bu sonuç, metallotiyonein proteininin S kullanılabilirliği sırasında değil, S-eksikliği altında Cr toleransında fonksiyon görebileceğini ileri sürmektedir. Sonuç olarak, kükürt beslemesinin Cr alınımını engellenmesinin yanı sıra savunma sistemleri ve gen ifadesi üzerindeki pozitif etkileri ile de toleransı arttırmıştır. Mevcut araştırmada, nispeten Cr-toleranslı NK Petrol ve Cr-hassas Sary kanola çeşitlerinde kükürt beslemesi ve Cr(VI) stresi ile ilişkili proteom değişimleri belirlenmiştir. İki-yönlü jel elektroforezi ile analiz edilen yaprak protein profilleri, farklı S konsantrasyonları ve Cr(VI) stresine cevap olarak farklı şekilde ifade olan 65 proteini ortaya koymuştur. Farklı şekilde ifade olan bu proteinlerden 46 protein beneği MALDI-TOF/TOF kütle spektrometrisi ve veri tabanı taraması ile başarılı bir şekilde tanımlanmıştır. Farklı şekilde ifade olan proteinlerin büyük çoğunluğunun fotosentez, enerji metabolizması ve stres savunmada fonksiyon gördüğü belirlenmiştir. Stres savunma ile ilişkili olarak 2-Cys peroksiredoksin BAS1, glutatyon S-transferaz, ferritin-1, L-askorbat peroksidaz 1, tiazol biyosentetik enzim ve mirosinaz-bağlayıcı protein-benzeri proteinin nispeten Cr-hassas Sary çeşidine göre Cr-toleranslı NK Petrol çeşidinde kükürt eksikliği ve Cr(VI) stresine cevap olarak daha fazla artış göstermiştir. NK Petrol çeşidinde enerji metabolizmasında fonksiyon gören proteinlerin bolluğundaki daha fazla artışın muhtemelen yüksek enerji talebini karşılamak için Cr(VI) stresi altındaki hücrelere yardım edebileceği ileri sürülebilir. Diğer taraftan, NK Petrol çeşidinde moleküler şaperonun (20 kDa şaperonin) artan ifadesi, yanlış katlanmış proteinlerin tekrar katlanması ve protein fonksiyonlarının stabilizasyonu için ilave savunma mekanizması olabileceği ileri sürülebilir. Mevcut proteomik çalışmanın bulguları, kanola çeşitlerinde kükürt eksikliği ve Cr(VI) toleransının moleküler mekanizmaları ile ilgili birincil verileri sağlamıştır. In the first stage of this study, the phytoremediation potential of 8 canola (Brassica napus L.) cultivars (Champlain, Dante, Heros, Nelson, NK Petrol, Sary, Süzer and Vectra) for hexavalent chromium [Cr(VI)] were evaluated in hydroponic culture. For this purpose, the alterations in seedling growth, Cr accumulation, malondialdehyde (MDA) content, chlorophyll content, non-protein thiol content (NPT) and activities of some antioxidant enzymes [superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase (POD) and catalase (CAT)] were investigated in canola seedlings exposed to Cr(VI) stress (0, 10, 50 and 100 µM potassium dichromate) for 7 days. Chromium stress caused a reduction in dry weights (DW), chlorophyll content and CAT activity, and increase in lipid peroxidation, NPT content and activities of SOD and POD. Based on the dry weight, the tolerance index was found maximum in cultivar NK Petrol (%82.5-74.1) and minimum in cultivar Sary (%65.7-40.8). The cultivar Sary accumulated the maximum amount of Cr (705.8 μg g1 DW), which was correlated with the lowest levels of chlorophyll content and highest levels of lipid peroxidation. However, Cr accumulation was found lowest (255.0 μg g1 DW) in NK Petrol. Moreover, the cultivar NK Petrol maintained high content of chlorohyll and CAT activity under Cr(VI) stress. Although NK Petrol may be a Cr(VI) excluder cultivar relative to Sary, it may have the potential for the phytoremediation of Cr-contaminated sites as it tolerates Cr(VI) stress by producing higher biomasses.In the second stage of this study, the interactions between sulfur (S) nutrition and Cr(VI) stress were evaluated in relatively Cr-tolerant (NK Petrol) and Cr-sensitive (Sary) canola cultivars differing in Cr(VI) tolerance. The canola seedlings were grown S-sufficient (1 mM S) nutrient solution for 7 days. The seedlings were then grown in variable S concentrations [0 mM S (–S), 1 mM S (+S) and 2 mM S (+HS)] for another 7 days. The fourteen-day-old seddlings were exposed to 6 different treatments for 3 days: (1) +S/−Cr; 1 mM sulfate, 0 μM Cr(VI) (control), (2) +S/+Cr; 1 mM sulfate, 100 μM Cr(VI), (3) −S/−Cr; 0 mM sulfate, 0 μM Cr(VI) (sulfur deficiency), (4) −S/+Cr; 0 mM sulfate, 100 μM Cr(VI) (combined stress), (5) +HS/−Cr; 2 mM sulfate, 0 μM Cr(VI) (excess S treatment) and (6) +HS/+Cr; 2 mM sulfate, 100 μM Cr(VI). After this period, the seedlings were used to evaluate the alterations in growth, Cr accumulation, lipid peroxidation, chlorophyll content, thiol content, cysteine content, ascorbic acid (AsA) and glutathione (GSH) contents, activities of some antioxidant enzymes [SOD, POD, CAT, ascorbate peroxidase (APX), glutathione S-transferase (GST) and glutathione reductase (GR)], expression level of metallothionein protein 1 gene (BnMP1) and leaf proteome. The –S/–Cr and –S/+Cr treatments caused a marked decrease in growth parameters of cultivar Sary. The maximum Cr accumulation was measured in –S/+Cr plants, especially in cultivar Sary. The higher level of Cr in cultivar Sary increased lipid peroxidation and decreased chlorophyll content. The activities of antioxidant enzymes and cysteine content were found higher in NK Petrol under –S/+Cr condition. The levels of antioxidant metabolites (AsA and GSH) in both cultivars were decreased by –S/–Cr treatment. The expression level of BnMP1 gene was increased by –S/+Cr treatment in NK Petrol, while incrased +S/+Cr and +HS/+Cr treatments in Sary. This result suggests metallothionein protein may be involved in Cr(VI) tolerance but only under S-deficiency not during availability of S. In conclusion, the tolerace was increased by the positive effects of sulfur nutrition on defense systems and gene expression as well as by the preventing Cr uptake. In the present study, the proteome changes related to sulfur nutrition and Cr(VI) stress were determined in a relatively Cr-tolerant NK Petrol and a Cr-sensitive Sary cultivars of canola. Leaf protein profiles analyzed by two-dimensional gel electrophoresis revealed that 65 protein spots were differentially expressed in response to variable S concentrations and Cr(VI) stress. Of these, differentially expressed 46 protein spots were identified successfully by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry and database search. Majority of the differentially expressed proteins were involved in photosynthesis, energy metabolism and stress defense. In relation to stress defense, 2-Cys peroxiredoxin BAS1, glutathione S-transferase, ferritin-1, L-ascorbate peroxidase 1, thiazole biosynthetic enzyme and myrosinase-binding protein-like exhibited a greater increase in response to sulfur deficiency and Cr(VI) stress in the relatively Cr-tolerant NK Petrol compared to Cr-sensitive Sary. It is suggested that the greater increase in the abundance of proteins involved in energy metabolism in cultivar NK Petrol might help to Cr(VI) stressed cells to meet the high energy demand. On the other hand, it is suggested that the enhanced expression of molecular chaperone (20 kDa chaperonin) in NK Petrol might be another additional defense mechanism for refolding of misfolded proteins and to stabilize protein structure and function. The findings of the present proteomics study provide the primary information regarding the molecular basis of sulfur deficiency and Cr(VI) tolerance in canola plants.

In the first stage of this study, the phytoremediation potential of 8 canola (Brassica napus L.) cultivars (Champlain, Dante, Heros, Nelson, NK Petrol, Sary, Süzer and Vectra) for hexavalent chromium [Cr(VI)] were evaluated in hydroponic culture. For this purpose, the alterations in seedling growth, Cr accumulation, malondialdehyde (MDA) content, chlorophyll content, non-protein thiol content (NPT) and activities of some antioxidant enzymes [superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase (POD) and catalase (CAT)] were investigated in canola seedlings exposed to Cr(VI) stress (0, 10, 50 and 100 µM potassium dichromate) for 7 days. Chromium stress caused a reduction in dry weights (DW), chlorophyll content and CAT activity, and increase in lipid peroxidation, NPT content and activities of SOD and POD. Based on the dry weight, the tolerance index was found maximum in cultivar NK Petrol (%82.5-74.1) and minimum in cultivar Sary (%65.7-40.8). The cultivar Sary accumulated the maximum amount of Cr (705.8 μg g1 DW), which was correlated with the lowest levels of chlorophyll content and highest levels of lipid peroxidation. However, Cr accumulation was found lowest (255.0 μg g1 DW) in NK Petrol. Moreover, the cultivar NK Petrol maintained high content of chlorohyll and CAT activity under Cr(VI) stress. Although NK Petrol may be a Cr(VI) excluder cultivar relative to Sary, it may have the potential for the phytoremediation of Cr-contaminated sites as it tolerates Cr(VI) stress by producing higher biomasses. In the second stage of this study, the interactions between sulfur (S) nutrition and Cr(VI) stress were evaluated in relatively Cr-tolerant (NK Petrol) and Cr-sensitive (Sary) canola cultivars differing in Cr(VI) tolerance. The canola seedlings were grown S-sufficient (1 mM S) nutrient solution for 7 days. The seedlings were then grown in variable S concentrations [0 mM S (–S), 1 mM S (+S) and 2 mM S (+HS)] for another 7 days. The fourteen-day-old seddlings were exposed to 6 different treatments for 3 days: (1) +S/−Cr; 1 mM sulfate, 0 μM Cr(VI) (control), (2) +S/+Cr; 1 mM sulfate, 100 μM Cr(VI), (3) −S/−Cr; 0 mM sulfate, 0 μM Cr(VI) (sulfur deficiency), (4) −S/+Cr; 0 mM sulfate, 100 μM Cr(VI) (combined stress), (5) +HS/−Cr; 2 mM sulfate, 0 μM Cr(VI) (excess S treatment) and (6) +HS/+Cr; 2 mM sulfate, 100 μM Cr(VI). After this period, the seedlings were used to evaluate the alterations in growth, Cr accumulation, lipid peroxidation, chlorophyll content, thiol content, cysteine content, ascorbic acid (AsA) and glutathione (GSH) contents, activities of some antioxidant enzymes [SOD, POD, CAT, ascorbate peroxidase (APX), glutathione S-transferase (GST) and glutathione reductase (GR)], expression level of metallothionein protein 1 gene (BnMP1) and leaf proteome. The –S/–Cr and –S/+Cr treatments caused a marked decrease in growth parameters of cultivar Sary. The maximum Cr accumulation was measured in –S/+Cr plants, especially in cultivar Sary. The higher level of Cr in cultivar Sary increased lipid peroxidation and decreased chlorophyll content. The activities of antioxidant enzymes and cysteine content were found higher in NK Petrol under –S/+Cr condition. The levels of antioxidant metabolites (AsA and GSH) in both cultivars were decreased by –S/–Cr treatment. The expression level of BnMP1 gene was increased by –S/+Cr treatment in NK Petrol, while incrased +S/+Cr and +HS/+Cr treatments in Sary. This result suggests metallothionein protein may be involved in Cr(VI) tolerance but only under S-deficiency not during availability of S. In conclusion, the tolerace was increased by the positive effects of sulfur nutrition on defense systems and gene expression as well as by the preventing Cr uptake. In the present study, the proteome changes related to sulfur nutrition and Cr(VI) stress were determined in a relatively Cr-tolerant NK Petrol and a Cr-sensitive Sary cultivars of canola. Leaf protein profiles analyzed by two-dimensional gel electrophoresis revealed that 65 protein spots were differentially expressed in response to variable S concentrations and Cr(VI) stress. Of these, differentially expressed 46 protein spots were identified successfully by MALDI-TOF/TOF mass spectrometry and database search. Majority of the differentially expressed proteins were involved in photosynthesis, energy metabolism and stress defense. In relation to stress defense, 2-Cys peroxiredoxin BAS1, glutathione S-transferase, ferritin-1, L-ascorbate peroxidase 1, thiazole biosynthetic enzyme and myrosinase-binding protein-like exhibited a greater increase in response to sulfur deficiency and Cr(VI) stress in the relatively Cr-tolerant NK Petrol compared to Cr-sensitive Sary. It is suggested that the greater increase in the abundance of proteins involved in energy metabolism in cultivar NK Petrol might help to Cr(VI) stressed cells to meet the high energy demand. On the other hand, it is suggested that the enhanced expression of molecular chaperone (20 kDa chaperonin) in NK Petrol might be another additional defense mechanism for refolding of misfolded proteins and to stabilize protein structure and function. The findings of the present proteomics study provide the primary information regarding the molecular basis of sulfur deficiency and Cr(VI) tolerance in canola plants. Bu çalışmanın birinci aşamasında, 8 kanola (Brassica napus L.) çeşidinin (Champlain, Dante, Heros, Nelson, NK Petrol, Sary, Süzer ve Vectra) hekzavalent krom [Cr(VI)] için fitoremediasyon potansiyelleri hidroponik kültür ortamında değerlendirilmiştir. Bu amaçla, 7 gün süreyle Cr(VI) stresine (0, 10, 50 ve 100 µM potasyum dikromat) maruz bırakılan 14 günlük kanola fidelerinde büyüme, Cr birikimi, malondialdehit (MDA) içeriği, klorofil içeriği, protein olmayan tiyol (NPT) içeriği ve bazı antioksidan enzimlerin [süperoksit dismutaz (SOD), guaiakol peroksidaz (POD) ve katalaz (CAT)] aktivitesindeki değişimler incelenmiştir. Cr(VI) stresi kuru ağırlık (KA), klorofil içeriği ve CAT aktivitesinde azalmaya, MDA içeriği, NPT içeriği, SOD ve POD aktivitelerinde artışa neden olmuştur. Kuru ağırlık temelinde belirlenen tolerans indeksi NK Petrol çeşidinde maksimum (%82.5-74.1), Sary çeşidinde ise minimum (%65.7-40.8) olarak bulunmuştur. Sary çeşidi, düşük klorofil seviyeleri ve yüksek MDA içeriği ile ilişkili olarak en yüksek oranda (705.8 μg g1 KA) Cr biriktirmiştir. Bununla birlikte, en düşük Cr birikimi (255.0 μg g1 KA) NK Petrol çeşidinde bulunmuştur. Ayrıca, NK Petrol çeşidi Cr(VI) stresi altında yüksek klorofil içeriğini ve CAT aktivitesini sürdürmüştür. Sary çeşidinde göre NK Petrol çeşidi nispeten Cr’u dokuları dışında tutabilen bir çeşit olmasına rağmen, daha yüksek oranda biyokütle üreterek Cr(VI) stresini tolere edebildiği için Cr ile kirlenmiş alanların fitoremediasyonu için potansiyele sahip olabilir. Bu çalışmanın ikinci aşamasında, Cr(VI) toleransında farklılık gösteren nispeten Cr-toleranslı (NK Petrol) ve Cr-hassas (Sary) kanola çeşitlerinde kükürt (S) beslemesi ve Cr(VI) stresi arasındaki etkileşimler değerlendirilmiştir. Kanola fideleri 7 gün süreyle S-yeterli (1 mM S) besin çözeltisinde büyütülmüştür. Sonrasında fideler farklı S konsantrasyonlarında [0 mM S (–S), 1 mM S (+S) ve 2 mM S (+HS)] 7 gün daha büyütülmüştür. On dört günlük fideler 3 gün süreyle 6 farklı uygulamaya maruz bırakılmıştır: (1) +S/−Cr; 1 mM sülfat, 0 μM Cr(VI) (kontrol), (2) +S/+Cr; 1 mM sülfat, 100 μM Cr(VI), (3) −S/−Cr; 0 mM sülfat, 0 μM Cr(VI) (kükürt eksikliği), (4) −S/+Cr; 0 mM sülfat, 100 μM Cr(VI) (kombine stres), (5) +HS/−Cr; 2 mM sülfat, 0 μM Cr(VI) (aşırı S uygulaması) ve (6) +HS/+Cr; 2 mM sülfat, 100 μM Cr(VI). Bu süre sonunda fideler büyüme, Cr birikimi, MDA içeriği, klorofil içeriği, tiyol içeriği, sistein içeriği, askorbik asit (AsA) ve glutatyon (GSH) içerikleri, bazı antioksidan enzimlerin [SOD, POD, CAT, askorbat peroksidaz (APX), glutatyon S-transferaz (GST) ve glutatyon redüktaz (GR)] aktivitesi, metallotiyonein protein 1 geninin (BnMP1) ifade seviyesi ve yaprak proteomundaki değişimleri değerlendirmek için kullanılmıştır. Sary çeşidinin büyüme parametrelerinde, –S/–Cr ve –S/+Cr uygulamaları belirgin bir azalmaya neden olmuştur. Maksimum Cr birikimi –S/+Cr bitkilerinde ve özellikle de Sary çeşidinde belirlenmiştir. Sary çeşidindeki yüksek seviyedeki Cr, MDA içeriğini arttırmış ve klorofil içeriğini azaltmıştır. Antioksidan enzimlerin aktivitesi ve sistein içeriği –S/+Cr koşulları altındaki NK Petrol çeşidinde daha yüksek bulunmuştur. Antioksidan metabolitlerin (AsA ve GSH) içerikleri her iki çeşitte –S/–Cr uygulaması tarafından azaltılmıştır. BnMP1 geninin ifade seviyesi NK Petrol çeşidinde –S/+Cr uygulaması, Sary çeşidinde ise +S/+Cr ve +HS/+Cr uygulamaları tarafından arttırılmıştır. Bu sonuç, metallotiyonein proteininin S kullanılabilirliği sırasında değil, S-eksikliği altında Cr toleransında fonksiyon görebileceğini ileri sürmektedir. Sonuç olarak, kükürt beslemesinin Cr alınımını engellenmesinin yanı sıra savunma sistemleri ve gen ifadesi üzerindeki pozitif etkileri ile de toleransı arttırmıştır. Mevcut araştırmada, nispeten Cr-toleranslı NK Petrol ve Cr-hassas Sary kanola çeşitlerinde kükürt beslemesi ve Cr(VI) stresi ile ilişkili proteom değişimleri belirlenmiştir. İki-yönlü jel elektroforezi ile analiz edilen yaprak protein profilleri, farklı S konsantrasyonları ve Cr(VI) stresine cevap olarak farklı şekilde ifade olan 65 proteini ortaya koymuştur. Farklı şekilde ifade olan bu proteinlerden 46 protein beneği MALDI-TOF/TOF kütle spektrometrisi ve veri tabanı taraması ile başarılı bir şekilde tanımlanmıştır. Farklı şekilde ifade olan proteinlerin büyük çoğunluğunun fotosentez, enerji metabolizması ve stres savunmada fonksiyon gördüğü belirlenmiştir. Stres savunma ile ilişkili olarak 2-Cys peroksiredoksin BAS1, glutatyon S-transferaz, ferritin-1, L-askorbat peroksidaz 1, tiazol biyosentetik enzim ve mirosinaz-bağlayıcı protein-benzeri proteinin nispeten Cr-hassas Sary çeşidine göre Cr-toleranslı NK Petrol çeşidinde kükürt eksikliği ve Cr(VI) stresine cevap olarak daha fazla artış göstermiştir. NK Petrol çeşidinde enerji metabolizmasında fonksiyon gören proteinlerin bolluğundaki daha fazla artışın muhtemelen yüksek enerji talebini karşılamak için Cr(VI) stresi altındaki hücrelere yardım edebileceği ileri sürülebilir. Diğer taraftan, NK Petrol çeşidinde moleküler şaperonun (20 kDa şaperonin) artan ifadesi, yanlış katlanmış proteinlerin tekrar katlanması ve protein fonksiyonlarının stabilizasyonu için ilave savunma mekanizması olabileceği ileri sürülebilir. Mevcut proteomik çalışmanın bulguları, kanola çeşitlerinde kükürt eksikliği ve Cr(VI) toleransının moleküler mekanizmaları ile ilgili birincil verileri sağlamıştır.

The contamination of the environment by heavy metals has become a major threat to plants. Sulfur is an essential plant nutrient and is metabolized into molecules that protect plants against environmental stresses. Heavy metals and sulfur homeostasis appear to be linked in plants and heavy metal lead to increases of both sulfate uptake and enhances the synthesis of enzymes that are involved in sulfur assimilation. Sulfur assimilation and production of sulfur-containing compounds are crucial for the survival of plants under heavy metal stress. However, one of the approaches employed for the decontamination of environment includes identification and overexpression of genes involved in the sulfur uptake and assimilation. The improvement of transgenic plants with enhanced sulfur assimilation capacity and sulfur-containing compounds synthesis provides new opportunities for phytoremediation. In this review, the effect of heavy metals sulfur metabolism and the roles of sulfur assimilation and the sulfur containing compounds in heavy metal tolerance in plants were discussed, Çevrenin ağır metaller ile kontaminasyonu bitkiler için önemli bir tehdit haline gelmiştir. Kükürt bitki beslenmesi için gereklidir ve çevresel streslere karşı bitkileri koruyan moleküllere metabolize olmaktadır. Bitkilerde ağır metaller ve kükürt homeostazisi birbiriyle ilişkilidir ve ağır metaller hem sülfat alınımı hem de kükürt özümlemesinde fonksiyon gören enzimlerin sentezinde artışa neden olmaktadır. Kükürt özümlemesi ve kükürt içeren bileşiklerin sentezi ağır metal stresi altındaki bitkilerde hayatta kalma için oldukça önemlidir. Bununla birlikte, çevrenin dekontaminasyonu için kullanılan yaklaşımlardan biri kükürt alınımı ve özümlenmesi ile ilişkili genlerin teşhisi ve aşırı ekspresyonudur. Arttırılmış kükürt özümleme kapasitesi ve kükürt içeren bileşiklerin sentezine sahip transgenik bitkilerin geliştirilmesi fitoremediasyon için yeni olanaklar sağlamaktadır. Bu derlemede, ağır metallerin kükürt metabolizması üzerine olan etkileri ve bitkilerin ağır metal toleransında kükürt özümlemesi ve kükürt içeren bileşiklerin rolleri tartışılmıştır

Fitoşelatinler (PC’ler) ve metallotiyoneinler (MT’ler), bitkilerde ve diğer organizmalarda bulunan sisteince zengin proteinlerdir. PC’ler enzimatik olarak fitoşelatin sentaz (PCS) ile glutatyondan sentezlenirken, MT’ler ise gen ürünü polipeptitlerdir. Bitkilerde, PC’ler ve MT’lerin metal iyonlarını bağlayabildiklerinden dolayı ağır metal toleransı ve homeostazisinde fonksiyon gördükleri ileri sürülmüştür. PC sentaz enzimi ve MT’leri kodlayan genler bitkilerde ve diğer organizmalarda teşhis edilmiştir. PC'ler ve MT’ler ile ilgili genlerin genetik düzenlenmesi, bitkilerde ağır metal toleransının geliştirilmesi için oldukça önemlidir. Bu derlemede, PC’ler ve MT’lerin biyosentezi ve ağır metal stresi koşullarında ifadesi, düzenlenmesi ve muhtemel fonksiyonları hakkında son gelişmeler tartışılmıştır. Phytochelatins (PCs) and metallothioneins (MTs) are cysteine-rich proteins present in plants and other organisms. PCs are enzymatically synthesized from glutathione by PC synthase (PCS), whereas MTs are gene-encoded polypeptides. In plants, PCs and MTs are suggested to be involved in heavy metal tolerance or homeostasis, as they are able to bind metal ions. The genes encoding the enzyme PC synthase and MTs have been identified in plants and other organisms. Genetic manipulation of PCs and MTs related genes is crucial for developing heavy metal tolerance in plants. In this review, the recent advances in biosynthesis of PCs and MTs and their expression, regulation and possible functions under heavy metal stress are discussed

Fabaceae familyasından Thermopsis cinsine ait Thermopsis turcica sadece Afyonkarahisar İli’nde doğal yayılış göstermekte ve Türkiye’nin önemli yabani gen kaynaklarından biri olarak kabul edilmektedir. Günümüzde bu endemik türün parçalı yayılış alanı, Afyonkarahisar sınırları içindeki Eber Gölü güneyi ve Akşehir Gölü güneybatısıdır. IUCN kriterlerine göre nesli kritik seviyede tehlike altında olan bitki türü kategorisinde listelenen T. turcica için in situ ve ex situ koruma çalışmaları yapılmaktadır. Tek çiçekten çoklu serbest meyve oluşturma özelliği, bu türü Fabaceae familyasına ait yaklaşık 18000 bitki türü içerisinde oldukça farklı kılmaktadır. Thermopsis turcica’nın sıra dışı çiçek ve meyve morfolojisini kontrol eden moleküler mekanizmaların genomik ve proteomik seviyede belirlenmesi gerekmektedir. Bu bilgiler ışığında, çoklu karpel özelliğinin kültürü yapılan bitkilere transferinin sağlanması ile bu gen kaynağının ekonomiye kazandırılması önemli olacaktır. Thermopsis turcica belonging to Thermopsis genus of Fabaceae family shows only a natural distribution in the province of Afyonkarahisar and it’s regarded as one of the most important wild genomic resource of Turkey. Today, sectional distribution area of this endemic species is the south of Eber Lake and southwest of Akşehir Lake within the border of Afyonkarahisar. In situ and ex situ conservation efforts have been done for Thermopsis turcica, which is categorized as critically endangered plant species according to the IUCN criteria. The property of producing multiple free fruits from a single flower makes this species very different within about 18000 plant species belonging to Fabaceae family. It is necessary to determine the molecular mechanisms controlling the unusual flower and fruit morphologies of Thermopsis turcica at genomics and proteomics levels. In the light of this knowledge, the providing of this gene resource into the economy will be important through the transferring of the multi-carpellated feature to the cultivated plants.

Birçok endüstri alanında çeşitli krom bileşiklerinin aşırı kullanımı, çevrenin bu elementle kontaminasyonu konusunda endişenin artmasına neden olmaktadır. Kromun alınımı ve fitotoksik etkileri bu elementin oksidasyon durumuna bağlıdır. Kromun hem hekzavalent [Cr(VI)] hem de trivalent [Cr(III)] formu fitotoksiktir; fakat Cr(III)’a göre Cr(VI) daha toksiktir. Bitkiler Cr için spesifik bir transport sisteminden yoksun olduğu için sülfat ve demir gibi iyonların taşıyıcıları tarafından alınmaktadır. Krom fitotoksisitesi tohum çimlenmesi ve fide büyümesini inhibe etmekte, besin ve su dengesini bozmakta, pigmentleri degrade etmekte, heme enzimlerinin aktivitesini azaltmakta ve çeşitli metabolitlerin birikimini teşvik etmektedir. Krom fotosentez ve solunum gibi fizyolojik işlevlerde olumsuz etkilere neden olmaktadır. Krom oksidatif zarara neden olan reaktif oksijen türlerinin oluşumunu teşvik etmektedir. Reaktif oksijen türleri lipit peroksidasyonunu başlatma kapasitesine sahiptir. Organik asitler, antioksidant enzimler, prolin birikimi, metallotiyoneinler, alternatif oksidaz yolu ve stres proteinleri bitkilerde ağır metal toleransı mekanizmalarının bileşenleri olarak önemlidir ve toksik metallerin detoksifikasyonu ile ilişkilidir., The extensive use of various chromium compounds in numerous industries has caused increasing concern about environmental contamination with this element. The uptake and phytotoxic effects of Cr depends on its oxidation state. Both hexavalent [Cr(VI)] and trivalent [Cr(III)] forms of Cr are phytotoxic, but Cr(VI) is more toxic than Cr(III). Since plants lack a specific transport system for Cr, it is taken up by carriers of essential ions such as sulfate or iron. Cr phytotoxicity inhibits seed germination and seedling growth, disrupts nutrient and water balance, degrades the pigments, reduces the activities of heme enzymes, and induces accumulation of various metabolites. Chromium causes deleterious effects on plant physiological processes such as photosynthesis and respiration. Chromium induces formation of reactive oxygen species, resulting in oxidative damage. The reactive oxygen species have the capacity to initiate lipid peroxidation. Organic acids, antioxidant enzymes, proline accumulation, metallothioneins, alternative oxidase pathway and stress proteins are important in plants as components of tolerance mechanisms and are also involved in detoxification of toxic metals.

ÖzetBu araştırmada, farklı NaCl konsantrasyonlarına (0, 100, 150 ve 200 mM) maruz bırakılan on iki arpa (Hordeum vulgare L.) çeşidi erken fide evresinde tuza toleransları bakımından sınıflandırılmıştır. Arpa çeşitlerinin tuza toleransındaki genotipik çeşitliliği belirlemek için kök ve gövde kuru ağırlığının bir fonksiyonu olarak tuza tolerans indeksi (%), seleksiyon parametresi olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, Avcı-2002 tuza en toleranslı ve Tokak 157/37 tuza en hassas arpa çeşidi olarak belirlenmiştir. Na+/K+ oranlarının tuza tolerans açısından etkili bir seleksiyon kriteri olarak kullanılıp kullanılmayacağını değerlendirmek için Avcı-2002 ve Tokak 157/37 arpa çeşitleri, kontrol veya artan NaCl konsantrasyonlarına (100, 200 ve 300 mM) 6 gün için maruz bırakılmıştır. Her iki arpa çeşidi, köküne göre gövdesinde daha fazla Na+ ve K+ biriktirmiştir. Her iki arpa çeşidinin kök ve gövde dokusunda NaCl konsantrasyonunun artmasıyla Na+ içeriği önemli düzeyde artarken, K+ içeriği önemli düzeyde azalmıştır (P

Ağır metal kirliliği, tarım ve insan sağlığı üzerinde olumsuz potansiyel etkisi olan önemli bir çevre sorunudur. Toksik elementlerin uzaklaştırılması ve parçalanması için fiziksel remediasyon teknolojileri kullanılmaktadır. Bununla birlikte, çevreyi tahrip edici fiziksel remediasyon yöntemlerine alternatif olarak fitoremediasyon tekniği görülmektedir. Ağır metallerin uzaklaştırılması için bitkilerin kullanıldığı fitoremediasyon tekniği etkin, çevre dostu ve ucuz bir metottur. Bazı bitkiler ağır metal detoksifikasyonu ile ilişkili potansiyel mekanizmalara sahip olup; metal stresi altında canlılıklarını sürdürebilmektedir. Metal hiperakümülatörü bitkiler, gövde dokularında oldukça yüksek konsantrasyonlarda metal iyonlarını biriktirmekte ve detoksifiye edebilmektedir. Ağır metal toksisitesine karşı yüksek tolerans, bir genotip ile çevresi arasındaki etkileşime bağlı olarak metal alınımındaki azalma ve içsel alıkonmadaki artışa bağlı olarak gerçekleşmektedir. Moleküler genetik teknolojileri bitkilerde ağır metal toleransı ve birikimi ile ilgili mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına neden olmuştur. Metal alınımı, taşınımı ve içsel alıkonma ile ilgili olarak bitkilerin modifiye edilmesi için genetik mühendisliğinin kullanımı fitoremediasyon etkinliğinin arttırılması için yeni yollar açabilmektedir. Metal şelatlayıcıları, metal taşıyıcıları, metallotiyonein ve fitoşelatin genleri metal alınımı ve içsel alıkonma kapasitesinin arttırılması için bitkilere transfer edilmektedir. Hiperakümülatör bitkilerde ağır metal alınımı, taşınımı ve alıkonma mekanizmalarının daha iyi anlaşılması, üstün fitoremediasyon özelliklerine sahip yeni transjenik bitkilerin geliştirilmesine yol açmaktadır. Bu derlemede, üstün fitoremediasyon yeteneğine sahip bitkilerin geliştirilmesinde rol oynayan fizyolojik ve moleküler mekanizmalar tartışılmıştır. Heavy metal pollution is a significant environmental problem with a negative potential impact on agriculture and human health. The physical remediation technologies have been in use to remove and destroy toxic elements. However, phytoremediation is widely viewed as the alternative to the environmentally destructive physical remediation methods. Phytoremediation, the use of plants to remove heavy metals, is an effective, environmentally friendship and cheap method. Some plants possess a range of potential mechanisms that may be involved in the detoxification of heavy metals, and they manage to survive under metal stress. Metal hyperaccumulator plants can accumulate and detoxify extraordinarily high concentrations of metal ions in their shoots. High tolerance to heavy metal toxicity could rely either on reduced uptake or increased plant internal sequestration, which is manifested by an interaction between a genotype and its environment. The molecular genetic technologies have led to an increased understanding of mechanisms of heavy metal tolerance/accumulation in plants. The use of genetic engineering to modify plants for metal uptake, transport and sequestration may open up new avenues for enhancing efficiency of phytoremediation. Metal chelators, metal transporters, metallothionein and phytochelatin genes have been transferred to plants for improved capacity of metal uptake and sequestration. A better understanding of the mechanisms of uptake, transport and sequestration of metals in hyperaccumulator plants will lead to designing novel transgenic plants with superior phytoremediation traits. In this review, the molecular and physiological mechanisms involved in the improving plant with superior phytoremediation capability are discussed.

Tuz stresi kurak ve yan kurak bölgelerde bitki verimliliğini sınırlamaktadır. Tuz stresi özellikle fotosentez gibi fizyolojik işlevleri olumsuz etkileyerek bitki büyümesinde azalmaya neden olmaktadır. Tuza tolerans, bitkinin tuzlu koşullar altında normal büyüme ve gelişimini sürdürebilme yeteneği olarak tanımlanmıştır. Tuz stresi, normal biyokimyasal reaksiyonlara katılmayan ve uyumlu çözünenler olarak adlandırılan düşük moleküler ağırlıklı bileşiklerin birikimiyle sonuçlanmaktadır. Karbohidratlar, polioller, amino asitler ve amidler, kuaterner amonyum bileşikleri, poliaminler ve çözünebilir proteinler gibi bu uyumlu çözünenler ozmotik düzenleme, makromoleküllerin korunması, hücresel pH’ın ayarlanması ve serbest radikallerin detoksifikasyonunda kritik rol oynayabilmektedir. Diğer taraftan, tuzluluk gibi çevresel streslere maruz kalan bitkiler reaktif oksijen türlerini (ROT) oluşturmakta ve bu ROT’leri antioksidant enzim sistemleri ile etkili bir şekilde elimine edilmektedir. Bitkilerde tuzluluğa toleransın geliştirilmesi için bazı fizyolojik ve biyokimyasal markörlerin kullanımı bitki ıslah çalışmalarında önemlidir. Bu derlemede, tuza toleransta seleksiyon kriteri olarak bazı fizyolojik ve biyokimyasal markörlerin kullanılma olasılığı tartışılmıştır., Salt stress limits plant productivity in arid and semi arid regions. Salt stress causes decrease in plant growth by adversely affecting physiological processes, especially photosynthesis. Salinity tolerance is defined as the ability of plant to maintain normal growth and development under salt conditions. Salt stress results in accumulation of low molecular weight compounds, termed compatible solutes, which do not interfere with the normal biochemical reactions. These compatible solutes such as carbohydrates, polyols, amino acids and amides, quaternary ammonium compounds, polyamines and soluble proteins may play a crucial role in osmotic adjustment, protection of macromolecules, maintenance of cellular pH and detoxification of free radicals. On the other hand, plants subjected to environmental stresses such as salinity produce reactive oxygen species (ROS) and these ROS are efficiently eliminated by antioxidant enzyme systems. In plant breeding studies, the use of some physiological and biochemical markers for improving the salt tolerance in plants is crucial. In this review, the possibility of using some physiological and biochemical markers as selection criteria for salt tolerance is discussed.

Stres, olumsuz çevresel faktörlerin üstesinden gelebilmek için bitkinin mücadelesini kapsayan stres toleransı ile yakından ilişkilidir. Yüksek sıcaklık stresi, bitki büyüme ve verimliliğini olumsuz etkileyen bir seri fizyolojik ve biyokimyasal değişikliklere neden olmaktadır. Yüksek sıcaklık koşullarında, birçok organizmanın hayatta kalma ve iyileşme yeteneği “kalıtsal termal tolerans” ve “kazanılan termal tolerans” tarafından belirlenmektedir. Bitki çeşitleri yüksek sıcaklıklara karşı farklı düzeyde tolerans kazanabilirler. Bitki genotiplerinin yüksek sıcaklığa cevap mekanizmaları ve yüksek sıcaklık toleransında bu mekanizmaların rollerinin belirlenmesi önemlidir. Türler ya da çeşitler arasında yüksek sıcaklık toleransı açısından genotipik çeşitliliğin belirlenmesinde, fotosentetik pigment (klorofil a+b ve karotenoidler) birikimi testi ile tetrazolium tuzlarının canlı hücreler tarafından indirgenmesine bağlı hücre canlılığı testi gibi spektrofotometrik-temelli testler kullanılmaktadır., The response mechanisms of plant genotypes to high temperature and determination of roles of these mechanisms in high temperature tolerance are important. The spectrophotometric-based tests such as photosynthetic pigment (chlorophyll a+b and carotenoids) accumulation test, and cell viability test which is related to reduction of tetrazolium salts by viable cells were used in determination of genetic variability in point of high temperature tolerance among species or cultivars.