Otsu bitkilerin mevsimsel değişim potansiyellerinin bitkisel tasarımların görsel estetiği açısından önemli olduğu ve yeşil renk ile yaz mevsiminin en yüksek beğenide olduğu rapor edilmiştir (Eroglu, 2014). Buna göre bizim çalışmamızda, Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk ve Seseli resinosum Freyn & Sint. türleri fenolojik açıdan yaz mevsiminde yeşil ve beyaz çiçekleriyle ön plana çıkmaktadır. Buradan hareketle her iki türün renklenmesinden dolayı bitkilendirme tasarımlarına katıldıklarında olumlu etkiler sağlayacağı düşünülmektedir.
Fenolojik bir değerlendirme yapıldığında, her iki türün de çiçek ve yaprak renklerinin benzer zaman aralıklarında etkili olduğu görülmektedir. Tasarım için her iki türün aynı kompozisyonda kullanılıyor olması, türlerin habitat özeliklerini de dikkate alındığında hem kayalık hem de yarı gölge ortamlarda birlikte kullanılabilir olduklarını göstermektedir.
Eroğlu ve Acar (2009)’a göre ülkemizde yaşam birliktelikleri özellikle de doğal kaynakların yönetimi açısından önem kazanmaya başlamıştır. İçerisindeki tür zenginliği ve yaşam birlikteliklerinin çeşitliliği ile Batı Karadeniz Bölgesi ön plana çıkmaktadır. Zengin bitkisel potansiyel olmasına rağmen, peyzaj çalışmalarında kullanılan bitki türü çeşitliliği oldukça azdır. Bu nedenle doğal bitkilerin peyzaj tasarımlarında kullanılması ve değerlendirilmesi açısından büyük bir eksiklik gözlenmektedir (Gül vd,. 2012). Milli park olabilecek nitelikte zengin biyolojik çeşitliliğe sahip olan Düzce, %10 olan endemizm oranı ile de Önemli Bitki Alanları (ÖBA) kriterine sahiptir (Aksoy vd., 2015). Bu çalışmada, Düzce Kent Merkezi çevresinde envanteri çıkarılmış olan endemik bitki türlerinden Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk ve Seseli resinosum Freyn & Sint. mevsimsel olarak gözlemlenmiş ve bu bitkilerin estetik ve fonksiyonel yönden kentsel alanlarda yapılacak olan peyzaj tasarımlarında değerlendirilme olanakları saptanmıştır (Çizelge 3.2. ).
Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk ve Seseli resinosum Freyn & Sint.
türlerinin tasarım, planlama ve bitkilendirme çatısı altındaki peyzaj mimarlığı meslek disiplininde işlevsel ve estetik işlevi henüz araştırılmamıştır. Bu bitkilerin peyzaj tasarım ve planlama projelerinde kullanımı önemli avantajlar sağlayabilir. Bu çalışma ile
71
türlerinin estetik, eğitim, ve sosyal etkilerini araştırıp, peyzaj mimarlarını bu bitkiler konusunda bilgilendirmeye katkı sağlanacaktır. Bu türlerin peyzaj mimarlığı tasarım ve planlama ölçeğinde bir materyal olarak kullanım alanları, bitkilerin özellikle renk, çiçek ve meyve durumları, yaprak, gövde-dal dokuları ve kokularının peyzaj tasarımındaki etkileri değerlendirilmelidir.
Bitki mimarisi, genetik ve gelişmeye yönelik programlar ve hatta çevresel faktörler tarafından belirlenir. Sessil olan bu canlılar, çevresel streslere maruz kaldıklarında büyüme ve gelişimlerini değiştiren, ustalıkla hazırlanmış adaptasyon mekanizması geliştirirler. Endemik olma durumu ile bitkilerin hayatta kalma güçleri birleştiğinde ortaya yeni kombinasyonlar çıkabilmektedir. Çalışmamızda, Düzce ili için endemik olan
Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk ve Seseli resinosum Freyn & Sint.
türleri üzerine kuraklık ve tuz stresleri gibi Dünya’da bitki büyüme ve gelişmesine en çok hasar vererek büyük ürün ve verim kayıplarına neden olan iki önemli abiyotik stresin etkileri araştırılmıştır. Peyzaj çalışmalarında endemik bitkilerin kullanılmasının önem arz ettiği durumlar göz önüne alındığında, bitkilerin büyüme ve gelişmelerinin sürdürülebilirliği için Düzce ilinde endemik olarak yetişen bu bitkilerin kuraklık ve tuzluluk karşısında gösterecekleri hücresel düzeyde fizyolojik ve biyokimyasal özelliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Kuraklık ve tuzluluk stresleri ayrı ayrı üzerinde çok fazla durulan, sayısız çalışma yapılan alanlardır ve pek çok bitkide adaptasyon mekanizmalarının anlaşılabilmesi için fizyolojik ve moleküler mekanizmaların tanımlanması adına çalışılmıştır. Hem kuraklık hem de tuz stresleri özellikle tarımsal alanlarda büyüme ve gelişimi tehdit edecek boyutta olup (Golldack vd., 2014), iklim değişikliklerinin sonucu olarak bitki kaynakları, biyoçeşitlilik ve gıda güvenliği konularını etkilemektedir (Ahuja vd., 2010). Ayrıca, her iki abiyotik stres de bitkilerde ROS oluşumu ile sonuçlanan oksidatif strese neden olarak hücresel homeostazisin azalmasına neden olurlar (Miller vd., 2010). Çalışmamızda, Cephalaria ve
Seseli türlerinde kuraklık ve tuz stresleri altında büyüme davranışları, ROS üretim
kapasiteleri, membran hasarları ve antioksidan sistemin bu hasara karşı bitkiyi nasıl savunduğuna dair bulgular ortaya konulmuştur.
Bitkilerde çevresel stresin ilk etkilerinden birisi büyümenin azalmasıdır. Büyüme parametrelerinde meydana gelebilecek değişimlerin gözlenebilmesi için yaprak uzunlukları, yaş ve kuru ağırlıkları belirlenmiştir. Yaprak uzunluklarında Cephalaria
72
bitkisinin -0,5 Bar konsantrasyonda ki PEG6000 uygulaması hariç her iki türde de hem kuraklık hem de tuz stresi altında azalma belirlenmiştir. Yaprak yaş ve kuru ağırlıklarında ise Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk’te kontrol bitkisine göre her iki stres tipinde de artış gözlenirken Seseli resinosum Freyn & Sint’de azalma gözlenmiştir. Stresin çeşidine bakıldığında ise Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisindeki yaprak yaş ve kuru ağırlığındakiartış en çok kuraklık altında bulunan bitkilerde belirlenmiştir. Stres altında yaprak yaş ve kuru ağırlığındaki artış bitkinin kuraklık stresine karşı ozmolit biriktirmesinin bir sonucu olabilir. Bu da Cephalaria
duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisinin kuraklık stresi altında ozmolit
biriktirerek RWC ve osmotik potansiyel sonuçlarına göre yaprak su durumunu tuz stresi ile karşılaştırıldığında daha iyi koruduğunu göstermektedir. Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisi ise hem kuraklık hem de tuz stresi altında yaprak yaş ve kuru ağırlığında azalma göstermiş olsa da her iki stres karşılaştırıldığında bu azalmayı kuraklıkta daha fazla göstermiştir. Bunun yanında, Seseli bitkisi 75 ve 150 mM tuz streslerinde kontrol bitkileri ile benzer sonuçlar elde edilmiş ve bahsi geçen konsantrasyonlarda yaprak yaş ve kuru ağırlıklarında değişim belirlenmemiştir. Bu da Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinin tuz stresine kuraklık stresinden daha toleranslı olduğu sonucunun çıkarılmasına neden olmuştur.
Bitkilerde özellikle stres koşullarında su içeriğini belirlemek için yaygın olarak kullanılan parametre RWC’dir. RWC içeriğindeki değişime göre Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisi tuz stresi altında kuraklık stresi ile kıyaslandığında yapraklardaki suyunu önemli ölçüde kaybetmektedir. Seseli resinosum Freyn & Sint. ise kuraklık stresi altında su durumunu korurken 150 mM NaCl uygulaması ile yapraklarda % 77 olan su durumu 225 mM NaCl uygulaması ile %86’ya çıkmıştır. Dolayısıyla, Seseli resinosum Freyn & Sint. her iki stres çeşidi altında yaprak su içeriğini, sitoplazmada suyun yerine kolayca geçebilen ozmolitleri sentezleyerek korumuş olabilir. Ayrıca stres altında su durumunun korunması bitkinin strese karşı daha toleranslı olduğunun göstergesi olabilir (Cia vd., 2012).
Fotosentetik parametrelerdeki değişimler genellikle stres altındaki bitkilerin iyi birer indikatörleridir. Sağlıklı bitkilerin Fv/Fm oranı 0.79 ile 0.84 arasında değişim gösterebilmektedir (Maxwell ve Johnson, 2000). Çalışmamızda, stresin PSII aygıtı üzerindeki etkilerini aydınlatmak için Fv/Fm olarak ifade edilen klorofil floresans değeri
73
ölçülmüştür. Şiddetli kuraklık Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisinde klorofil floresansını etkilememiştir. Diğer taraftan hem kuraklık hem de tuz stresleri Seseli resinosum Freyn & Sint’in klorofil floresansında azalmaya neden olmuştur. Seseli’nin fotosentez veriminde gözlenen düşüş stoma iletkenliğinin de azalması anlamına gelebilir. Dolayısıyla, PSII etkinliği ve stoma iletkenliği aracılığıyla dışarıdan alınan CO2 miktarındaki azalmayla ilişkilendirilebilir (Seeman ve Critchley,
1985). Ayrıca, Seseli’nin fotosentez veriminin azalma nedenlerinden bir diğeri yaprak uzunluğu, yaş ve kuru ağırlığının ve buna bağlı birim alana düşen kloroplast sayısındaki azalma olabilir. Bu tür ilişki, Munns ve Tester (2008)’in çalışma sonuçlarında da rapor edilmiştir.
Çalışmamızda, Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk kuraklık ve tuz streslerinden Seseli resinosum Freyn & Sint.’e göre daha çok etkilenmiştir. Bununla birlikte, özellikle 150 ve 225 mM NaCl konsantrasyonda ki tuz stresi altında kuraklık stresine kıyasla osmotik potansiyel önemli ölçüde azalmıştır. Bitkiler su potansiyelindeki düşme ve buna neden olan streslere karşı su alınımı ve kaybını değiştirerek direnç gösterirler. Düşük su potansiyelinden kaçınmak için bitkiler suda çözünebilen çeşitli bileşikleri biriktirirler (Verslues, 2006). Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinde osmotik potansiyel düşüşündeki azalma suda çözünebilen madde birikiminden kaynaklı olabilmektedir.
Lipid peroksidasyonu hücresel boyutta abiyotik streslerin neden olduğu hasarın boyutunu göstermektedir. TBARS miktarındaki artış stresin teşvik ettiği hasarın bir sonucudur (Seckin vd., 2009, Xu vd., 2013, Yildiztugay vd., 2017). Çalışmamızda, Cephalaria
duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk türünün yapraklarındaki TBARS miktarı kontrol
bitkilerine oranla stres altında artmıştır; bu artış en çok tuz stresinde belirlenmiştir. İlginç bir sonuç olarak, Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinde ise TBARS miktarı kontrole oranla azalmıştır. Arpa kökleri ile yapılan bir çalışmada benzer şekilde stres altında TBARS miktarının azaldığı kaydedilmiştir (Torun, 2019). Bu durum Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinin savunma mekanizmasının Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisine göre ve özellikle tuz stresi altında daha kuvvetli olduğunu göstermektedir. Bu durum, Cephalaria’nın oksidatif hasara karşı antioksidan enzim sisteminin yeterli düzeyde uyarılmamasına bağlı olabilir.
74
ROS’lar içerisinde en yıkıcı etkiyi H2O2 göstermektedir (Kaiser, 1979). Kloroplastlardaki
H2O2, fruktoz-1,6-bifosfat ve özellikle tioldisülfit değişim reaksiyonlarına katılan
enzimler gibi Calvin döngüsünün diğer önemli enzimlerini oksitleyerek fotosentezde karbon asimilasyonunu engeller (Kaiser, 1979; Tanaka vd., 1982). Bitki hücresinde aşırı miktarda H2O2 birikimi oksidatif stresin oluşumuna neden olabilir (Foyer ve Shigeoka
2011); dolayısıyla artan H2O2 seviyesi antioksidan savunma sistemi enzimleri ile
düzenlenerek hücrenin düzenlenmesini ve metabolik olayların sürekliliğini sağlamaktadır. Stres uygulamaları ile birlikte en çok H2O2 miktarı artışı Cephalaria
duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisinde belirlenmiştir. Bu durum Cephalaria
bitkisinde antioksidan savunma sisteminin etkili bir süpürme yapmadığını göstermektedir. Nitekim Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinde de yüksek miktarda H2O2 artışı kuraklık stresi altında kaydedilmiştir ve bu artış SOD aktivitesindeki artışa
bağlı olarak POX ve CAT aktivitelerindeki azalma ile mümkün olabilmektedir.
Bitkiler stres koşulları altında ozmotik düzenlenmenin sağlanabilmesi ve sonuç olarak su alınımını kolaylaştırmak için hücresel bir denge oluşturan çözünebilir bileşikler olan ozmolitleri biriktirirler (Ashraf ve Foolad, 2007). Ayrıca ozmolitler stres koşulları altında ROS birikimine karşı hücre korumasında da görev almaktadır. Literatürde kuraklık, tuzluluk veya pek çok diğer abiyotik stres faktörünün prolin miktarında strese cevap olarak arttığı rapor edilmiştir (Shi vd., 2013; Wang vd., 2013; Manaa vd., 2014; Dugasa vd., 2019). Bu çalışmalarla benzer şekilde çalışmamızda, hem kuraklık hem de tuz stresleri altında prolin miktarında her iki türde de artış gözlenmiştir.
Bitkilerde gaz alışverişini sınırlayan kuraklık ve tuzluluk gibi çevresel stres koşulları altında, kloroplast ve peroksizomlarda ROS üretiminde artış gözlenmektedir (Rizhsky vd., 2002; Foyer ve Shigeoka 2011). ROS üretimindeki bu artış da antioksidan savunma sistemini teşvik eder. SOD, APX ve CAT enzimleri, ana ROS süpürme enzimleridir ve hücreyi oksidatif dengede tutarlar (Mittler, 2002). Stresle beraber CO2 fiksasyonunun
veriminde düşüş yaşanması, kloroplastlarda hem karbon reaksiyonları ile ışık reaksiyonları arasındaki dengenin bozulmasına hem de CO2 yerine RuBisCO tarafından
O2 bağlanması ile fotorespirasyonda artışa neden olmaktadır. Kloroplastlarda bu durum
SOD, APX, MDHAR, DHAR ve GR enzimleri ile ortadan kaldırılmaya çalışılır (Gill ve Tuteja, 2010) ki bu döngü su-su döngüsü olarak bilinmektedir (Baker vd., 2006).
75
SOD hücrede O2.-’nin H2O2’ye dönüşümünü katalizleyen anahtar bir enzimdir ve CAT da
H2O2’in süpürücüsüdür (Mittler, 2011). Çalışmamızda, SOD aktivitesi hem kuraklık hem
de tuz stresleri altında Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisinde azalırken Seseli resinosum Freyn & Sint.’de aktivite şiddetli kuraklık ve tuz stresleri altında artmıştır. Bu durum yüksek PEG ve NaCl muamelesinin Seseli resinosum Freyn & Sint. hücrelerinde meydana gelebilecek hasarın önlenmesinde yardımcı olduğunu göstermektedir. Bu da, mitokondride elektron taşınım yükünün fazla olabileceği ve O2.-
miktarında meydana gelebilecek artış sonrasında SOD aktivitesinde bir artış olabileceğini düşündürmektedir. Peroksidazlar, bitkilerde sadece H2O2 radikallerinin süpürülmesinde
değil büyüme, gelişme ve lignifikasyonda da rol oynarlar (Dionisio-Sese ve Tobita, 1998). Çalışmamızda, POX aktivite artışı Cephalaria’da kuraklık stresi altında Seseli’de ise tuz stresi altında kaydedilmiştir. SOD ve POX enzim aktivitelerinin stres tipi ve bitkinin türüne göre değiştiği göz önüne alındığında literatürdeki benzer sonuçlara göre enzim aktivitesindeki artış bitkinin kuraklık ve tuz streslerine daha iyi adaptasyon sağladığını ortaya koymaktadır (Dugasa vd., 2019). Bitkiler, SOD aktivitesi ya da fotorespirasyonla oluşan H2O2’i su ve oksijene dönüştürerek zararsız hale getiren iki
büyük enzimatik yola sahiptir. Bu yollardan birini CAT, diğerini ise APX enzimi yürütmektedir (Mittler vd., 2004). CAT ve APX, aktif oksijen türlerine karşı geliştirilmiş ikinci savunma bariyerleridir. CAT enzimi özellikle peroksizomlarda lokalize olmuş H2O2’ in suya dönüşmesini katalizleyen enzimdir. CAT aktivitesi her iki türde de -1,48
Bar PEG konsantrasyonu altında meydana gelmiştir. Kuraklık ve tuz stresinin diğer konsantrasyon uygulamalarında ise CAT aktivitesi ya azalmıştır ya da önemli değişim gözlenmemiştir. APX, elektron donörü olarak askorbatı kullanarak H2O2’nin
süpürülmesini katalizlemektedir (Asada ve Takahashi, 1987). APX aktivitesinde artış düşük konsantrasyonda kuraklık ve yüksek konsantrasyonda tuz stresi altındaki
Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisinde gözlenmiştir. GR, askorbat-
glutatyon döngüsünde yükseltgenmiş glutatyonun NADPH’a bağımlı olarak indirgenmesini katalizleyen ve kuraklık stresinin oluşturduğu oksidatif hasara karşı koruyucu rolü olduğu bilinen bir enzimdir (Sharma ve Dubey, 2005; Uzilday vd., 2012). Çalışmamızda, birbirine zıt olarak GR aktivitesi her iki stres altında Cephalaria
duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk bitkisinde kontrol bitkilerine göre azalış
gösterirken Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinde artış gözlenmiştir. Çalışmamızla benzer şekilde, literatürde hem tuz hem de kuraklık stresleri altında GR aktivitesinde
76
azalmalar rapor edilmiştir (Sekmen vd., 2007; Seçkin vd., 2010; Ceylan vd., 2013; Uzilday vd., 2014). Cephalaria yapraklarında GR aktivitesindeki azalma ile birlikte TBARS miktarının da yüksek olma durumu, bu bitkide oksidatif strese toleransta GR aktivitesinin etkisinin daha az olabilmesinden kaynaklanabilir. Ayrıca, tuz stresi altındaki
Cephalaria duzceensis N. Aksoy & R. S. Göktürk yapraklarında lipid peroksidasyon
seviyesinin ve H2O2 miktarının yüksek olması antioksidan enzim aktivitelerinin etkin
olmadığının ve POX ve APX aktivitelerinin H2O2’nin oluşturduğu hasarı ortadan
kaldırmaya yetmediği söylenebilir. Bunun aksine, Seseli resinosum Freyn & Sint. bitkisinin lipid peroksidasyonunun düşük olması ve H2O2 miktarının kuraklık stresi
altındaki ya da her iki stres altındaki Cephalaria’daki kadar artmaması Seseli’de etkin bir antioksidan savunma sisteminin varlığının bir sonucu olabilir.
77