Physiological and molecular analyses in lettuce (lactuca sativa l.) plants grown under application of different nutrients in greenhouse

Abstract

Tarımda bitki üretimini ve üretilen bitkinin kalitesini artırmak amacıyla makro ve mikro elementler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında; bor (B), bakır (Cu), demir (Fe), potasyum (K), azot (N), fosfor (P) ile bu elementlerin birleşimi olmak üzere 7 farklı gübre, damla sulama tekniği kullanılarak marul bitkisinin köküne uygulandı ve bu bitkilerde fizyolojik ve moleküler analizler gerçekleştirildi. Kontrol grubu için distile su kullanıldı. Fizyolojik çalışmalarda, çözünebilir protein miktarı belirlendi. Ayrıca örneklerde SOD (süperoksit dismutaz) ve CAT (katalaz) enzim aktiviteleri de analiz edildi. Sonuçlar, SPSS 20.0 kullanılarak ANOVA istatistik programı ile değerlendirildi. Kontrol ile karşılaştırıldığında; B, Fe ve K uygulamaları protein miktarını azalttı buna karşın diğer gübre uygulamaları ise protein miktarını arttırdı. Karışım ile diğer gübre uygulamaları kıyaslandığında ise sadece Cu ve N uygulamalarının protein miktarını arttırdığı belirlendi. Enzim aktivitelerinde kontrol ve karışım uygulamaları karşılaştırıldığında, B ve K uygulamalarının SOD aktivitesini arttırdığı ama Cu ve P uygulamalarının aktiviteyi azalttığı belirlendi. Diğer uygulamalar ise SOD enzim aktivitesinde farklı sonuçlar (artma ya da azalma) gösterdi. Kontrol ile karşılaştırıldığında, SOD aktivitesinde olduğu gibi B ve K uygulamaları CAT aktivitesini de arttırdı. Karışım ile diğer uygulamalar kıyaslandığında ise tüm uygulamaların CAT aktivitesini arttırdığı gözlendi. Moleküler çalışmalarda, marul genomunda ilk defa arpa bitkisine özgü Nikita ve Sukkula ile soya fasulyesine özgü SIRE1 retrotranspozonlarının hareketleri IRAP (Inter Retrotransposon Amplified Polymorphism) moleküler markır tekniği kullanılarak analiz edildi. Bu retrotranspozonların marul genomunda hareketli olduğu ama farklı gübre uygulamalarının bu harekete etki etmediği belirlendi. Bu tez, farklı kimyasal gübrelerin marul bitkisindeki etkilerinin fizyolojik ve moleküler açıdan araştırıldığı ilk detaylı çalışmadır. Elde edilen sonuçların, marul ve benzeri çiğ tüketilen sebzelerde gübre kullanımının etkilerinin anlaşılmasına katkı sağlaması beklenmektedir.

Macro and micro-elements have been widely used in agriculture to increase plant production and quality of produced plant. In this thesis study, 7 different fertilisers including boron (B), copper (Cu), iron (Fe), potassium (K), nitrogen (N), phosphorus (P) with combination of these elements were applied the root of lettuce plant by using drip irrigation technique, and physiological and molecular analyses were performed in these plants. Distilled water was used for control group. In physiological studies, total soluble protein contents were determined. Furthermore, SOD (superoxide dismutase) and CAT (catalase) enzyme activities were also analysed. Results were evaluated with ANOVA statistical program by using SPSS 20.0. When compared to control, B, Fe and K applications decreased protein content while other fertilisers' applications increased protein content. When the mixture and other fertiliser applications were compared, it was determined that only Cu and N treatments increased protein content. When control and the mixture applications are compared in enzyme activities, it was determined that B and K applications increased but Cu and P treatments decreased SOD activity. Other applications showed varying results (increase or decrease) in SOD enzyme activity. As compared to control, similar to SOD activity, B and K applications also increased CAT activity. It was also observed that all applications increased CAT activity when the mixture was compared with other applications. In molecular analyses, the movements of barley-specific Sukkula and Nikita with soybean-specific SIRE1 retrotransposons were analysed by IRAP (Inter Retrotransposon Amplified Polymorphism) molecular marker technique in lettuce genome for the first time. It was determined that these retrotransposons were active in lettuce genome but different fertiliser applications did not affect this movement. This thesis is the first detailed study effects of different chemical fertilisers on lettuce plant in terms of physiological and molecular aspects. Obtaining results are expected to contribute to find out effects of fertiliser use in lettuce and similar raw consuming vegetables.