Corn (Zea mays L.) is one of the temperate
climate crops, very sensitive to chilling stress and needs relatively high temperature for optimum growth
and high yield. Chilling stress disrupts growth processes coupled with
disruption of redox homeostasis of the cell, leading to oxidative stress. It is
also known that the low amount of reactive oxygen species (ROS) released during
this period promote growth. From that view, the aim of this study was to
investigate the possible microRNA (miRNA) mediated regulation of ROS playing
signalling role in leaf growth response against the chilling stress of maize
seedlings. In this respect, ROS production was triggered by applying low night
temperature stress to maize hybrid seedlings named ADA313. The antioxidant
genes that play a major role in the redox regulation and the microRNAs
targeting them were determined by in silico analysis and the relationship
between them was validated at the transcriptional and enzymatic level. As a
result, the elongation rate of the fourth leaf was reduced by 19% by chilling
stress compared to control. miR528, which was predicted to target SOD 1a gene
was found meristem and stress specific. The expression of miR397, which was
predicted to target Laccase, was detected at maturity. Enzymatic activities of
catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathione reductase (GR),
peroxidase (POX) and ascorbate peroxidase (APX) were found to differ between
the growth regions. In this study, the miRNA-mediated regulation of the
oxidative signaling pathway was shown for the first time in the leaf growth
zones of maize response to chilling stress.
Ilıman iklim tahıllarından olan mısır
(Zea mays L.) bitkisi, üşüme stresine
oldukça duyarlıdır ve optimum büyüme ve yüksek verim için nispeten yüksek
sıcaklığa ihtiyaç duyar. Üşüme stresi, büyüme işlevlerini sekteye uğratmakla
birlikte hücrenin redoks homeostazisini bozarak oksidatif strese yol açar. Bu
sırada açığa çıkan reaktif oksijen türleri (ROS)’in ise düşük miktarlarda
büyümeyi teşvik ettikleri de bilinmektedir. Buradan yola çıkarak, bu çalışmada,
mısır fidelerinin üşüme stresine karşı yaprak büyüme cevabının oluşumunda
sinyal role sahip reaktif oksijen türlerinin microRNA (miRNA) genleri ile olası
regülasyonunun araştırılması amaçlanmıştır.
Bu doğrultuda, ADA 313 adlı mısır hibridi fidelerine üşüme stresi
uygulanarak ROS üretimi tetiklenmiştir.
Redoks regülasyonunda başlıca rol oynayan antioksidan genleri ve onları
hedef alan microRNA’lar in silico
analizlerle belirlenerek, aralarındaki ilişki transkripsiyonel ve enzimatik
seviyede gösterilmiştir. Sonuç
olarak, yaprak uzama oranı stres koşullarında kontrole göre %19 azalmıştır. SOD 1a
genini hedef aldığı tahmin edilen miR528’in stres ve meristem, miR397 ve
tahmini hedefi Lakkaz’ın olgunluk
spesifik olduğu saptanmıştır. Katalaz (CAT), süperoksit dismutaz (SOD),
glutatyon redüktaz (GR), peroksidaz (POX) ve askorbat peroksidaz (APX)
antioksidan enzimlerinin aktivitelerinin büyüme bölgeleri arasında farklılık
gösterdiği görülmüştür. Bu çalışma ile
ilk defa, mısır bitkisinin üşüme stresine toleransı sırasında yaprak büyüme
cevabında oksidatif sinyalizasyonun miRNA genleriyle regülasyonu
gösterilmiştir.
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Bölüm | Tarımsal Biyoteknoloji |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 25 Haziran 2019 |
Kabul Tarihi | 22 Mayıs 2019 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2019 Cilt: 34 Sayı: 2 |