1 1.GİRİŞ Senesens olayı bitkilerde yaşam siklusuna bağlı bir aktivite olduğu gibi bazı durumlarda da bitkinin hayatında bitkiye avantaj sağlayıcı rol oynamaktadır. Yaşam siklusuna bağlı olan senesens olayı bitkinin olgunlaşıp generatif aktivitelerinin gerçekleşmesi sırasında ve tamamlanması aşamasında meydana gelir. Bu durum bitkinin tek yıllık veya çok yıllık olmasına göre değişim göstermektedir. Bitkilere avantaj sağlayan senesens olayında bitkinin yaşamını kolaylaştırıcı yönde senesens gerçekleşir. Bu tip senesenste bitkinin vegetatif organlarından bazılarının bölgesel şekilde hücrelerinin öldüğü görülmektedir. Bu iki tip senesens olayının gerçekleşmesi sırasında bitkinin dış morfolojisinde görülen değişimlerin yanında fizyolojik ve anatomik birçok değişiklikler gerçekleşir. Bu değişiklikler uzun süreli ve birçok farklı araştırma yöntemleri kullanılarak incelenebilir. Senesens olayı üreticiler tarafından değişik amaçlar için kullanılabilir. Örneğin gövde ve yapraklarından faydalanılan bitkilerde senesens olayı geciktirilerek ürün atışı sağlanabilir. Ya da erken senesense teşvik edilen bitkilerin içeriklerinin depo organlara aktarımı ile verim artışı sağlanabilir. Bu şekilde bitkilerin sentezlemiş olduğu maddelerden maksimum düzeyde fayda sağlanmış olur. Senesens olayının mekanizmasının öğrenilmesi bu yönleriyle düşünüldüğünde sadece deneysel bir çalışma olarak kalmayacak, insanlar için yararlı olabilen kullanım imkanları doğacaktır. Özellikle senesensi engelleyici etkisi bilinen bir bitki gelişim düzenleyicisi olan sitokinin kullanılarak, vegetatif yapıları kullanılan bitkilerden uzun süreli yararlanılarak daha fazla verim elde edilebilir. Senesensi hızlandırıcı etkisi olduğu bilinen absisik asit hormonu kullanılarak özellikle meyve senesensinin hızlandırıldığı bilinmektedir. Bu özellik absisik asit uygulanmalarında toplanması zor olan yada henüz olgunlaşmamış meyvelerin kolaylıkla toplanmasına imkan sağlayabilir. Bu yönleriyle düşünüldüğünde senesens bitkilerin yaşamında önemli bir aktivite olarak kabul edilebilir. Tarımsal amaçlı olarak kullanılarak büyük yararlar sağlayabilir. Bu konunun değişik yönleriyle araştırılmasının da yararlı olacağı düşünülmektedir.
2 2.GENEL BİLGİLER 2.1. Glycine max (L.) Merrill ( Soya fasulyesi ) Annual (tek yıllık), bitki boyu 30-150 cm arasında değişen otsu bitkilerdir. Gövde yuvarlak ve üzeri ince tüylerle kaplıdır. Genellikle gövde üzerinde 10-15 yan dal oluşmaktadır. Yapraklar bileşiktir, petiyol genellikle 3 yaprakçık (trifoliat) taşır. Bazı türlerinde nadiren 5 yaprakçık bulunabilmektedir. Yaprakların şekli ovat olup pennat damarlanma göstermektedirler. Yaprak uzunluğu 15-20 cm arasında değişmekte, üzeri ince tüylerle kaplıdır. Bu tüyler yaprağın alt yüzeyinde daha açık renklidir. Çiçekler baklagillerin çiçek yapısında olup yaprak koltuklarında 3-15 adedi bir arada bulunmaktadır. Çiçek zigomorf (dorsoventral) simetri gösterir. Çiçekte 5 parçalı kalix, 2 si kayıkçık, 2 si kanatçık ve bir tanesi bayrak adını alan 5 parçalı korollalar bulunmaktadır. Çiçek rengi beyaz, erguvandır. Erkek organlar (stamen) 10 adettir. 9 tanesi birleşmiş, 1 tanesi serbesttir. Polenler çiçek açmadan veya çiçek açtıktan sonra olgunlaşır. Döllenme çiçek açmadan önce meydana gelmektedir. Ginekeum hipogin tiptedir. Çiçek formülü K 5 C 5 A 9+1 G 1 Meyve legümen tiptedir. Üzeri ince tüylerle kaplıdır. Tohumları genellikle yuvarlak, kahverengi, sarı renge sahiptir. Tohumda ortalama % 40 protein, % 18 yağ, % 26 karbonhidrat, % 8 su ve % 8 diğer maddeler içermektedir. Soya bitkisi kazık köke sahiptir. Kök uzunluğu 60-70 cm olabilmektedir. Diğer baklagillerde olduğu gibi yan ve ek kökler üzerinde nadozit veya nodül adı verilen yumruların içinde Rhizobium japonicum bakterileri bulunmaktadır. Bu bakteriler havanın serbest azotunu bitkinin faydalanabileceği forma dönüştürmektedir. Nodül oluştuktan sonra bitki azot ihtiyacının 2/3 sini tespit edilen azottan, 1/3 ünü ise topraktan aldığı azottan sağlayabilmektedir. Bitki yine azot içeriğinin 1/3 ünü toprağa geri verir. Bu azot toprakta biyotik faktörlerin faaliyetini arttırır ve toprağın su tutma
3 kapasitesini yükseltir. Soya bitkisinin azot tespitini etkin bir biçimde yapabilmesi için nodüllerin az sayıda, iri ve ana kökün kök tav bölgesinde bulunması gerekir. Nodüllerin küçük ve bütün köke dağılmış halde bulunması azot tespitinin çok az yapılabileceğini göstermektedir. Bu ayrıca soya için etkili olan bakteri suşu nun toprakta yeteri kadar bulunmadığını gösterir. Soya fasulyesinin insanlar tarafından kullanımı çok eskilere dayanmaktadır. Anavatanı olarak Doğu Asya ülkeleri kabul edilmektedir. Amerika bugün soya üreten ülkelerin başında gelmektedir. İstatistiklere göre soya üretimi dünya 90 milyon tondan fazladır. Bu üretimin yarıdan fazlası Amerika ya aittir. Soya üreten en önemli ülkeler sırasıyla A.B.D., Brezilya, Çin, Arjantin ve Rusyadır. Türkiye ye soyanın I. Dünya Savaşından sonra getirildiği sanılmaktadır. 1960 lı yıllarda ciddiyetle ele alınan soya değerlendirilebilme imkanları iyi tespit edilemediği için unutulmuştur. 1980-84 yılları arasında devletin destekleme politikası kapsamına alınmış olmasına rağmen, çiftçilerin ürün alımında gecikme ve ödemelerin gecikmesi gibi sebeplerle destekleme kapsamından çıkarılmıştır. Bugün Türkiye de yıllık üretimi 32 bin ton olan soyanın en yaygın kullanımı yem sanayinde ve soya küspesi kullanılan tavukçuluk alanındadır. Soya tohumu bugün bilindiği kadarıyla 250 çeşit endüstriyel ürün elde edilen çok önemli bir bitkidir. Bu ürünler arasında soya sütü, süttozu, yoğurt, dondurma, peynir, margarin, benzin, mürekkep, antibiyotik, ilaç, sabun, böcek ilacı, mamalar, soya hidrolitik sıvı yağı örnek olarak verilebilir. Belçika da şu anda tüketilen yıllık toplam araba yağı miktarının % 10 kadarı soya bitkisinden sağlanmaktadır. Tüm bunların yanında insanların dışarıdan almak zorunda oldukları yani sentezleyemedikleri 8 çeşit aminoasiti hayvani gıdalar dışında bulunduran tek üründür.
4 2.2. SENESENS Her canlı gibi bitkilerinde genetiksel olarak belirlenen yaşam siklusları vardır. Sahip olduğu genlerin yönlendirdiği biyokimyasal olaylar aracılığı ile bitki yapısal (vegetatif) olarak büyür, gelişir. Daha sonra reprodüktif (üretken) evreye geçerek çiçek açar, tohum ve meyve oluşturur, daha sonra yaşlanarak ölür. Ancak bitki ölmeden önce gelişim süresi içinde bazı doku ve organları bir program dahilinde canlılıklarını kaybetmektedirler. Bitkilerde belirli bir düzen içinde meydana gelen bu katabolik olaylar bazı biyosentetik tepkimelerin ve hormonların etkisiyle ortaya çıkmaktadır. Senesens, bu gelişme süreci içinde bazı hücre, doku yada organların gelişmenin amacına uygun olarak ölmesine denir. Senesens dokunun genç ya da yaşlı oluşuna bağlı olarak meydana gelmez, gelişmenin programlı bir sonucudur. Çok yıllık bitkilerde yaşlı organlarda senesens görülür. Daimi yeşil bitkilerde ise yaprak ömrüne göre bir senesens vardır, ömrü dolan yapraklar dökülür. Meristematik dokularda senesens görülmezken farklılaşmış doku ve hücrelerde görülmektedir. Doku gelişimi sırasında bazı hücreler senesense uğrayarak ölürler Senesensin meydana geldiği organlarda biyokimyasal değişmeler meydana gelir ve katabolik tepkimeler hızlanır. Meydana gelen bu biyokimyasal değişmelerde klorofil parçalanarak ksantofil ve karotinoidleri oluşturur. Bu olayın başlamasıyla birlikte yapraktaki protein miktarı kademeli olarak azalır, proteinler aminoasitlere dönüşür. DNA, RNA parçalanırlar, yıkılan bu maddeler gelecek mevsim ya da gelecek nesillerde kullanılmak üzere büyüme aktivitesinde olan başka bitki kısımlarına hareket eder. Bu olayın sebebinin bitkide çiçek ve meyve belirmesiyle birlikte tüm besin maddelerinin bu yapılara hareket etmesinin açlığa sebep olduğu, bu nedenle generatif organ oluşumunun bitkinin ölümüne sebep olduğu belirtilmektedir (Molish, 1938). Bu olay sırasında görev alan hidrolitik enzimler (lipaz, DNaz, RNaz, proteaz, klorofillaz) kompleks molekülleri makromolekül subüniteleri olan nukleotidler, şekerler, yağ asitleri ve diğer küçük organik moleküllere ayırırlar. Ayrıca hidrolisisde mikro ve makroelementlerde serbest kalırlar. Dokulardaki hücresel bağlantılar ise pektinaz enzimleri ile parçalanır. Tüm bu olaylar sonucunda doku hacim kaybeder, kuruyup büzülmektedir.
5 Hidrolazlar, Kreps çevrimi enzimleri gibi birçok enzimin senesens sırasındaki aktiviteleri incelenmiş ancak senesense özgü marker bir enzim kesin olarak belirlenememiştir (Önder, Yentür;1999). Arda ve Kuru (1994) Glycine max ın yaşlanmakta olan kotiledonlarında senesensin en güvenilir göstergelerinden biri olduğu öne sürülen peroksidaz aktivitesini incelemişlerdir. Çalışmalar sonucunda hem senesense uğrayan hemde senesensi geciktirilmiş olansoya kotiledonlarındaki peroksidaz aktivitesindeki artışta belirgin bir farklılık gözlenememiştir. Bu sebeple peroksidazın senesens için temel bir gösterge olmadığını rapor etmişlerdir. Hücresel düzeyde meydana gelen senesens değişimleri elektron mikroskobu ile yapılan incelemelerde saptanmıştır. Senesense uğrayan hücrelerde birçok organelde yapısal bozulma görülmüştür. Bu organellerde DNA, RNA, protein, organik ve inorganik madde miktarının azaldığı belirtilmiştir. Senesens sırasında hücre ilk olarak kloroplastın bozulduğu serbest ribozomların azaldığı, tonoplastın permeabl olduğu, plazma membranıın ve nukleus zarının bozulduğu, Endoplazmik retikulum ve tüm membran sistemlerinin parçalanarak protoplazmanın organizasyonunu yitirmesi gözlenmiştir (Butler,1967). Ancak mitokondri fonksiyonunu senesensin son safhasına kadar sürdürdüğü gözlenmiştir Bütün bu yapı ve bileşim bozunmalarının etkileri metabolik faaliyetlere yansıyarak fotosentez ve solunumu etkilemektedir.. Hatta klorofil tahrip olmadan önce fotosentez hızı azaldığı belirtilmiştir. Woolhouse (1967) Perilla frutescens yapraklarında yaprak yaşına bağlı olarak sabit bir hızla devam eden solunumun, senesens periyodunun sonuna doğru ani bir artış gösterdiğini ve sonra azaldığını belirtmiştir.
6 2.2.1. Bitkilerde senesens tipleri 1. Monokarpik Senesens : Yıllık (annual) bitkilerde tohumların ve meyvaların bir defa gelişmesinden sonra tüm bitki ölür. Monokarpik senesens gelişmekte olan tohumlar tarafından başlatılır. 2. Polikarpik Senesens Periyodik olarak yapraklarını döken bu grupta otlar, çalılar ve ağaçlar bulunmaktadır (tekrar tekrar yaprak, çiçek ve meyva verirler). Bu bitkiler sonbaharda yapraklarının dökerler ve ilkbaharda tekrar yaprak, çiçek ve meyva verirler. 3. Sırasal Yaprak Senesensi : Bitkilerde kotiledondan başlayarak apikal uca doğru sırayla ölen yaprakları kapsar. Leopold (1961) sırasal yaprak senesensinin kotiledonlardan başlayarak, alt yapraklardan yukarı doğru sıra ile meydana geldiğini; genç fidelerde apikal meristemin koparılması halinde kotiledonlarda senesensin engellenebileceğini bildirmiştir. 4. Toprak Üstündeki Bitki Kısımlarının Senesensi (Sekuensiyal, Prograsif) : Rizomlu ve bulblu bitkilerin girdiği grupta görülen senesens tipidir.
7 2.2.2. BİTKİNİN TAMAMINDA SENESENS OLAYI Bitkilerde birçok durumda apikal meristemin aktifliğini sürdürmesi ile gövdenin üst kısımları uzun yıllar emriyonik halini devam ettirir. Ancak bu esnada aynı bitki gövdesinin alt kısımlarında bulunan ve daha önceden oluşan lateral organlarda senesens meydana gelir ve ölürler. Monokarpik bitkiler olan tüm tek yıllık, iki yıllık ve bazı çok yıllık bitkiler yaşamlarında birkez çiçeklenip meyva verirler ve ölürler ( Kelly ve Davies,1988). Otsu ve odunsu çok yıllık bitkilerden oluşan polikarpik bitkilerde çiçek ve meyva meydana gelişi birçok kez tekrarlanır, bir çiçek ve meyva verme döneminden sonra ölüm olmaz (Şekil.1 ). Şekil.1 Senesens tipleri (Leopold, 1961)
8 Senesens olayının başlamasıyla büyüme azalarak hızla reprodüktif döneme geçilir. Murneek (1926), domates (Lycopersicum esculentum) bitkisinin büyüme hızının çiçeklenme ve meyve oluşumu başladıktan sonra azaldığı, çiçek ve meyve koparılan domates bitkisinde senesensin geciktirilerek bitki büyümesinde artış olduğunu belirtmiştir. Leopold ve ark. (1959) yaptığı deneylerde soya fasulyesinin çiçek tomurcuklarını her gün toplayarak bitkinin ölümünü bir yıldan fazla geciktirmeyi başarmışlardır. Ayrıca soya fasulyesi uzun gün koşullarında bırakılarak çiçeklenmesi önlenir ve uzun süre vegetatif evrede kalması sağlanmaktadır. Sitton ve ark. (1967) Heliantus annuus (ayçiçeği) kökünün sitokinin içeriği çiçek gelişmeye başladığı zaman hızla düşmektedir. Sonuçta tüm maddelerin meyveye gitmesiyle bitkinin vegetatif kısımlarının sitokinin içermediğinden senesense uğrayabileceğini belirmiştir. 2.2.3. ORGANLARDA SENESENS OLAYI Yapraklar vegetatif evrede büyür ve kendine özgü bir boyuta ulaşınca senesens olayı meydana gelir. Vegetatif evredeki olayların tersine fotosentez hızı ve etkinliği azalır (Rabinowitch,1951). Yapraklarda klorofil ve RNA kaybı meydana gelir ve protein, karbonhidrat seviyesi düşer. Lewington ve ark. (1967) fasulye bitkisi ile yaptığı çalışmada yaprağın yaşlanması ile protein ve klorofil kaybının meydana geldiğini, bu iki bileşiğin hızla azalması kloroplast yapısının bozulması ile ilgili olabileceğini ileri sürmüşlerdir. Antosiyaninlerin artması nedeniyle yaprak sararmaya başlar. Solunum hızı ise belirli bir süre sabit kaldıktan sonra ani bir artış gösterir ve tekrar azalmaktadır. Artan solunum hızı meyva olgunlaşmasındaki solunum klimakteriğine benzemektedir. Klimakteriğin sebebi bilinmemekte fakat etilen üretiminin ani artışı ile ilgili olduğu düşünülmektedir.
9 Yaprak senesensi boyunca kloroplastta nişasta tanelerinin kaybı, plastid ribozomlarının yok olması, tilakoidlerin genişlemesi gibi yapısal değişimler meydana gelir. Ayrıca kloroplast içinde büyük osmiofilik globüllerde gözlenmiştir (Butler ve Simon, 1971). Matile (1975) vakuollerin nükleik asit, oligosakkaritler, proteinler gibi hücresel materyallerin bozulması için ana bölgeler olduğu ve senesens boyunca çeşitli hidrolitik enzimlerin vakuolde biriktiğini belirtmiştir. Vakuolar protein içeren hidrolitik enzimler granüllü endoplazmik retikulum üzerinden sentezlenip vakuollere taşındığını saptamıştır. Matile ve Winkenbach (1971) yaptıkları çalışmalarda kloroplastın senesens boyunca yapısal değişimleri incelendiğinde osmiofilik globüllerin sayısının arttığını, internal membran organizasyonunun değiştiğini, kloroplastların şişerek ve stromanın dejenere olduğunu belirtmişlerdir. Senesensin son safhasında tonoplast bozulmasından sonra hücre elemanlarının hızla parçalanarak litik materyaller içeren vakuol içeriği serbest kalmaktadır. Tilakoidlerin bozulması ve osmiofilik globüllerin tilakoidlerin etrafını sarması, osmiofilik globüllerin lamellar yapının bozulmasıyla oluşan lipidlerin depo yeri olduğunu rapor edilmiştir ( Ikeda ve Ueda,1964). Arbidopsis sp. senesensli yapraklarının vakuollerinde RD21 (papain ailesi proteazı) toplandığını gözlemlemişlerdir. RD21 in yaprak senesensi boyunca hücresel proteinlerin bozulmasında role sahip olduğunu belirtmişlerdir (Yamada, Matsushima, Hara-Nnishimura, Nishimura, 2001). Wright ve ark. (1973) senesens sırasında kloroplast proteinleri sitoplazmik proteinlere göre daha hızlı parçalanır. Ayrıca yaprak yaşlanması sırasında sentezleme aktivitesinin bozulmasında RNA nın, özellikle trna nın da azaldığı saptamışlardır. Çiçeklerdeki senesens olayı genellikle çok hızlı ve ritmik bir şekilde bağımsız olarak meydana gelmektedir. Matile ve Winkenbach 1971 de Ipomoea çiçeklerinin senesensi sırasındaki katabolik olayları ayrıntılı olarak incelemişlerdir. Çiçek tomurcuk halindeyken RNA, protein, DNA içeriği en yüksek seviyededir. Çiçek solmaya başlarken DNaz, RNaz (hidrolazlar) aktivitesi hızla artar. Katabolik olayların artışı nedeniyle DNA, RNA içeriği azalır. Protein içeriğindeki azalmaya karşın proteaz aktivitesi değişmeyip sabit kalır. Bu
10 sebeple protein içeriğinin azalmasında özel litik bölgelerin rol oynadığı söylenebilir. Bu litik bölgelerin membranları bozulduğunda (tonoplastın permeabl olması gibi) öz suyunun hidrolazları sitoplazma ile karışır ve içsel sindirim başlar. Senesensin bu son noktası otolizis olarak tanımlanır ve hücreler ölür. Ipomoea korollalarının parankima hücreleri önce sağlamdır, hücre içeriği vakuol ile çeper arasında dağılmıştır. Tonoplast zarar görüp permeabl olunca vakuol özsuyunun hidrolazları sitoplazma ile karışır ve otolizis meydana gelmektedir. 2.2.4. SENESENSİ KONTROL EDEN FAKTÖRLER Senesensin başlamasına çeşitli iç ve dış faktörlerin sebep olduğu biyokimyasal incelemeler sonucu anlaşılmıştır. Bitki gelişmesinde senesensi kontrol eden iç faktörler içinde en önemli olanı genetik faktörlerdir. Thimann (1978) Podospora da senesensi geciktiren iki gen bulmuştur. Ambler ve ark. (1987) Sorgum da bazı genlerin sitokinin içeriğini değiştirerek senesensin meydana gelmesini önlediğini rapor etmiştir. Senesens olayının meydana gelmesi sürecinde genetik faktörlerin yanı sıra bitki büyüme düzenleyicilerininde rolü çok büyüktür. Sitokininler senesensi geciktiren bitkisel hormonlardır (Paranjothy ve Wareing, 1971; Van Staden ve ark., 1988). Sitokininler mayoz bölünme ve protein, DNA, RNA sentezi gibi metabolik olayları arttırdığı ve ayrıca RNA yı parçalamaktan koruduğu bilinmektedir. Ayçiçeğin ksilem özsuyunun sitokinin içeriğinin, büyüme periyodunda çoğaldığı ve büyümenin durup çiçeklenme başlamasıyla azaldığı saptanmıştır. Sitokinin kökten gövdeye taşınmasının azalmasıda senesensi hızlandırmaktadır (Skene, 1975). Leopold ve Kawase (1964) fasulye fidelerinin yapraklarına benziladenin (BA) uygulaması çalışmalarında, kesilen trifoliat yapraklardan birine BA uygulaması yan
11 taraftaki uygulama yapılmamış yaprakta büyümeyi inhibe ederek senesense neden olduğunu gözlemlemişlerdir. Sararmış yapraklara sitokinin damlatılması halinde damlanın bulunduğu yerde yeniden yeşerme gözlenmiştir. Ayrıca bir yerine sitokinin damlatılmış ve nemli ortamda bırakılmış yapraklarda sitokinin damlasının bulunduğu yere komşu olan dokularda senesensin hızla meydana geldiği saptanmıştır. Karbonhidrat ve aminoasitlerin bu bölgelerden sitokinin bulunan bölgelere taşındığı belirtilmiştir (Wareing ve Phillips; 1973). Nikotiana sp. nın (tütün) yaprak yarısının bir kısmı kinetin (sitokinin) diğer yarısıda su ile muamele edilirse zamana paralel olarak kinetin içeriğinin yaprağın total protein miktarının artmasına neden olduğu böylece senesensi geciktirdiği gözlenmiştir. Yulaf yaprakları kesilip mineral eriyikte yüzdürülürse klorofil kaybı ile senesens başlar. Bu eriyiğe sitokinin ilave edilip ışığa bırakılırsa senesens gecikir, bunun nedeni sitokinin protein ve nukleik asit sentezinin sürdürülmesini sağlaması ve vakuol tonoplastının bütünlüğünü korumasıdır (Thimann, 1987). Sitokininlerin membran büütnlüğünü sağlayarak senesensi geciktirdiğini belirtmişlerdir( Thimann, 1987; Leshem,1988). Sitokininlerin pratikte ticari değeride vardır. Senesensi geciktirme özelliği kesik çiçeklerde ve taze sebzelerde kullanılabilir. Kesik gül ve karanfil petallerinin yaşlanma ile sitokinin konsantrasyonu azalır oysa sitokinin (dihidrozeatin, benziladenin) ilavesi ile çiçeğin canlılık süresi uzatıldığını belirtmişlerdir (Van Staden ve ark.,1988). Strnad ve ark. (1997) meta-topolin adı verilen yeni bir sitokinin keşfetmişlerdir. Bu maddenin benziladenine bir alternatif olduğunu ileri sürmüşlerdir. Meta-topolin Triticum vulgare (buğday) yaprak segmentlerinde senesens sırasında klorofil ve proteinin hızlı yıkımını önlemiştir. Meta-topolin uygulanan yaprak segmentlerinde peroksidaz seviyesi kontrol yapraklarına kıyasla arttığı, senesensin geciktiği, total klorofil kaybının azaldığı, total azot içeriğininde benzer eğilim gösterdiği rapor edilmiştir ( Palavan-Ünsal, Çağ,Çetin, 2004). Buna karşı araştırmacıların bir kısmı Oksinler (James ve ark., 1965; Osborne, 1967), bir kısmıda gibberellinlerin senesensi geciktirdiğini kanıtlamışlardır.
12 Sitokininlerin senesensi engellediği Nooden ve Leopold (1978) tarafından belirtilmiştir. Sağlam ve Okatan (1990) Helianthus annuus L. ( ayçiçeği ) fidelerinde indol asetik asit sentezleyen organların (gövde ucu ve yapraklar) ortadan kaldırılması veya bu organların karanlıkta bırakılması sonucunda metabolitlerin etkinliklerinin sınırlandırılması yüzünden yeteri kadar indol asetik asit sentez edilememiş olması, bu bitkilerin kotiledonlarında sitokininlerin yıkılmasına ve bu nedenle de senensensin engellenmesine yol açtığını belirtmişlerdir. Ecklund ve Moore (1968) alaska bezelyesinde gibberellik asit uygulamasının senesensi geciktirdiği, senesensli bitkilerde toplam RNA ve protein seviyesinin aynı yaştaki senesensi geciktirilmiş bitkilerden daha düşük olduğu gözlemlemişlerdir. Sonbaharda yapraklarını döken ağaçlardan bazılarının yapraklarına gibberellin püskürtülmesiyle senesensin geciktiği görülmüştür (Wareing ve Phillips, 1981). Poliamin seviyesi ise senesens sırasında düşer. Poliaminler sitokininlere benzemektedirler, büyümeyi arttırıcı etkisi vardır. Senesensi inhibe eden poliaminler olan spermidin ve spermin bu olayı RNaz, proteaz ve DNaz aktivitelerini inhibe ederek gerçekleştirdikleri rapor etmiştir (Kaur-Sawhney,1982). Etilen senesensi hızlandıran bir hormon olarak senesens ve yaşlanma sırasındaki metabolik olayları düzenler. Etilen protein, nişasta ve klorofil kaybına neden olarak meyvaların ve yaprak ayası senesensinde teşvik edici bir role sahiptir (Thimann,1980;Woolhouse,1982). Absisyon bölgesinde hücre senesensini hızlandırır. Etilen selülaz enzimini teşvik eder, hücre çeperi erimesinden sorumludur. Çiçek senesensi ile etilen arasındaki ilişkide ayrıntılı olarak incelenmiştir. Kesik karanfil çiçekleri 10 dakika 4 mm gümüş tiyosülfat (STS) ile işlem gördüğünde deiyonize suda 20 o C de 10 gün hiç bozulmadan canlı kaldıkları görülmüştür. STS karanfil çiçeğinin senesensini geciktirmektedir. Diğer taraftan etilen selülaz ve diğer hücre çeperini çözümleyen enzimleride teşvik eder. Bu enzimler meyva olgunlaşmasında ve çiçek senesensinde iş görür. Absisik asit (Mayak ve Halevy, 1972) senesensi hızlandırıcı etkiye sahiptir. Jasmonik asit (Ueda, Kato;1980) düşük konsantrasyonlarda uygulandığında büyümeyi baskılar, yaprak ve meyve senesensini teşvik eder ve klorofil kaybını hızlandırır.
13 Bitki senesensinin düzenlenmesinde büyüme maddelerinin rolü hakkında genel bir teori ortaya atılmıştır (Şekil.2 ). Sadece hipotez olan bu görüşte organlar arasındaki karşılıklı etkinin nasıl bir sistemle oluşacağı anlatılmıştır. Buna göre bitkinin aktif olarak büyüyen vegetatif kısımlarından olan gövde (genç yapraklar dahil) ve kök uçları IAA ve sitokinin sentezler. Bu maddeler fizyolojik etkinliklerine göre vegetatif koşulların devamını sağlamaktadır. Vegetatif gövde ucu çiçeklenmek için farklılaşınca ve genç yapraklarda tamamen olgunlaşınca IAA miktarı önemli ölçüde azalır. Aynı zamanda köklerde sentezlenen sitokinin (CK) miktarıda azalır ve büyümedeki aktivitesini kaybeder. Vegetatif dönemi teşvik eden hormonlardaki azalmayı, kökte mevcut olan ABA (absisik asit) düzeyinin artması ve gelişen meyvadan gelen bazı regülatörlerin çoğalması izler. Bu koşullarda bazı türlerde gelişen meyvalar tarafından sentezlenen, hipotetik sentez faktörü (SF) yakın dokularda senesensi teşvik etmektedir. Bazı bitkilerde özellikle soya fasulyesinde olgunlaşan tohumlar tarafından verilen bir senesens sinyali aşağıya doğru, floem yoluyla, tüm bitkiye dağılır ve ulaştığı her yerde yaprakları, gövdenin vegetasyon noktalarını ve kök uçlarını yeniden programlayarak senesense neden olabilmektedir ( Noodén ve Leopold, 1980). Görüldüğü gibi senesens olayı ve bitkilerdeki değişimi çeşitli araştırıcılar tarafından genel düzeyde, anatomik düzeyde, fizyolojik düzeyde, ve hücresel düzeyde incelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda senesens olayının mekanizması ve bitkilerdeki değişimleri aydınlatılmaya çalışılmıştır. Bu çalışmada Glycine max bitkisinde senesens sırasında meydana gelen değişimler gövde ve yaprak anatomisindeki değişikliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır.
14 Şekil.2 Bitkilerde senesensin düzenlenmesinde ileri sürülen hipotez 2.2.5. Senesense Etki Eden Dış Faktörler Dış faktörlerden kısa gün koşullarının, sıcaklık değişiminin ve kuraklığın senesense neden olduğu kanıtlanmıştır (Wareing ve Phillips, 1973). Tütün yapraklarının senesensini ise besin eksikliği (özellikle azot), sıcaklık ve karanlık hızlandırmaktadır. Yulaf, buğday ve pirinç gibi tahılların izole edilmiş yapraklarının ışıklandırılması senesensi önler ve burada ışığın etkisi fitokrom aracılığı ile olur. Işık sinyali lamina aracılığı ile alınır ve artan oksin miktarı ile çalışır. İzole edilmiş arpa yapraklarının değişik ışık işlemleri sonucunda, senesens sırasında protein ve klorofil içeriği değişmektedir.
15 2.2.6. Senesens Teorileri Noodén ve Leopold (1978; 1980) senesensin değişik biçimlerde meydana gelişini açıklayan çeşitli hipotezler ileri sürmüştür. Rekabet hipotezi; monokarpik bitkilerde çiçek yada genç meyvaların koparılmasıyla senesensin geciktirilebileceği, meyvalarla vegetatif organlar arasında besinlere karşı rekabet doğduğunu ileri sürmektedir. Ancak bu teori birçok gözlemle elde edilen bulgularla çürütülebileceği ortaya konmuştur. Xanthium sp. gibi yıllık bitkilerin çiçeklenmesi bir şekilde engellendiğinde bu bitkiler çiçek açmadan senesense uğrarlar. Krzek ve ark. (1966) Xanthium sp. bitkilerinin çiçek yapamaz formlarında uyarıcı fotoperiyodların senesense neden olduğunu belirtmişlerdir Bir başka hipoteze göre apikal meristem, gelişmekte olan yapraklar ve meyvalar gibi genç dokular yaşlı organlardan besin maddelerini sömürmektedir. Böylece senesens sırasında vegetatif organlardan tohumlara ya da depo organlarına madde taşınması meydana gelmektedir. Bu hipoteze göre bitki ömrü genetik olarak programlanmıştır. Fakat kısa gün koşulları altında çiçeklenebilen tek yıllık bir bitki olan soya fasulyesinin sürekli ışık altında büyütülmesiyle çiçeklenmesi engellendiğinde bitkinin bir yıldan fazla yaşadığı ve 10 metreden fazla büyüdüğü görülmüştür. Bu olay dokunun belirli bir yaşam süresine sahip olduğunu göstermesi bakımından önemlidir. Diğer taraftan senesensin hormonal bir mekanizma ile meydana geldiği de bilinmektedir. Meyva ve tohum oluşurken IAA (oksin), sitokinin miktarı azalır ve meyva ovulünde oluşan hipotetik senesens faktörü yakın organların örneğin olgun yaprağın senesensini teşvik etmektedir. Gelişmekte olan tohumlardan gelen bir sinyal bitkinin diğer kısımlarının senesensinden sorumlu olmaktadır (Ambler ve ark.,1987).
16 3.MATERYAL VE METOD 3.1. Materyallerin elde edilmesi Çalışmada kullanılan materyal Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsünden alındı. Bitkilerin yetiştirilmesi için Biyoloji bölümü botanik bahçesi kullanıldı. Deney alanı olarak planlanan alanın toprağı işlenerek ekime hazır duruma getirildi. Deney bitkilerinin tohumları sıra aralığı 40 cm, bitki aralığı 20 cm olacak şekilde ekildi. Deney ve kontrol grubu parsellerine 500 bitki ekimi yapıldı. Ekimden itibaren düzenli olarak sulama yapıldı. Ekilen tohumların çimlenme gelişmeleri günlük olarak izlendi. 10 günlük periyot sonunda ekilen tohumların tamamına yakınında çimlenme gerçekleşti. Bu aşamadan sonra bitkilerin sağlıklı bir şekilde gelişimi için yabancı otları temizlenip düzenli olarak sulaması yapıldı (Şekil.3,4,5). Şekil.3 Deney alanında çimlenerek büyümeye başlayan bitkiler
17 Şekil.4 Deney alanında çimlenmiş olan Kontrol grubu bitkileri Şekil.5 Deney grubu bitkileri
18 Bu şekilde gelişmesi takip edilen bitkilerin 11 mayıs 2003 tarihinden itibaren çiçeklenmeye başladıkları gözlendi. İlk çiçeklenmeden itibaren deney grubu olarak ayrılmış bitkilerin açmış çiçekleri ve çiçek tomurcukları her gün düzenli olarak kopartıldı. Kontrol gurubu bitkilerine ise bu işlem uygulanmadı. Deney süresince bu işlemler sürekli olarak uygulandı. Bitkilerdeki değişimler gözlenerek fotoğrafları çekildi. Deney ve kontrol grubu bitkilerden düzenli aralıklarla anatomik incelemeler için gövde ve yaprak örnekleri alındı, bu örneklerin bir kısmı laboratuarda anatomik incelemeler için kullanıldı bir kısmı da daha sonraki incelemeler için %70 alkol içine konularak saklandı. 3.2. Anatomik incelemeler Anatomik incelemeler için çiçeklenme başlangıcında, olgunlaşma aşamasında ve deney sonunda olmak üzere alınmış olan örneklerden preparatlar hazırlandı. Gövde anatomik incelemeleri için jilet yardımıyla alınan kesitler safranin boyası içinde 10 dakika bekletildi. Daha sonra fazla boyanın giderilmesi için kesitler % 96 alkol içinde bekletildi. Alkol içerisinde bekleyen örnekler mikroskopta kontrol edilerek inceleme için uygun aşamaya geldiğinde alkolden çıkarıldılar. Bu kesitler 50 o C erime ve donma noktasına sahip gliserin - jelatin ( %50 gliserin - % 50 jelatin) ortamına konularak daimi preparat haline getirildi. Hazırlanmış olan preparatlar öncelikle ışık mikroskobunda incelendi daha sonra Olimpus CH 2 fotomikroskobu kullanılarak fotoğrafları çekildi. Bitkilerdeki stoma yapılarının incelenmesi için yapraklardan yüzeysel kesitler alındı. Bu kesitlere gövde kesitlerine uygulanan işlemler uygulandı. Yaprak yüzeysel kesitlerinin çizimleri Olimpus CH 2 fotomikroskobunun çizim aparatıyla yapıldı.
19 4.BULGULAR 4.1. Morfolojik Bulgular Deney parsellerine ekilen kontrol ve deney bitkileri arasında çiçeklenme aşaması ve kontrol grubunun meyvelerinin olgunlaşmaya başlamasına kadar belirgin morfolojik faklılıklar gözlenmedi.her iki grup bitkinin genel görünümleri büyüme hızları birbirine yakın bir şekilde seyretti. Kontrol grubunun meyvelerinin olgunlaşmaya başladığı ağustos ayı ortalarında ise değişimler başladı. Kontrol grubu bitkilerinin gövde uzunlukları deney grubuna göre daha hızlı bir büyüme gösterdi. Bu bitkilerin yaprakları deney grubu bitkilerine göre daha küçük ve daha açık yeşil renge sahip oldukları gözlendi. Kontrol grubu bitkilerinin gövdelerinde tabandan itibaren yoğun bir meyvalanma görüldü. Deney grubu bitkilerinin gövde uzaması yavaş bir şekilde gerçekleşti. Yapraklarının büyük ve daha koyu yeşil renge sahip oldukları gözlendi ( Şekil. 6,7,8,9) Şekil.6 Çiçeklenme aşamasına gelen Kontrol ve Deney grubu bitkilerinin genel görünüşü
20 Şekil.7 Ağustos ayı sonunda bitkilerin genel görünüşü Şekil. 8 Ağustos ayı sonunda Kontrol grubu bitkilerinin görünümü