β-1 3-glukanaz β-1,3-Glukanaz (EC 3.2.1.39), hücre duvarında bulunan β-1,3-glukan polimerlerini (özellikle fungal hücre duvarı bileşenleri) hidrolize ederek glikoz veya oligoglukanlar oluşturan bir hidrolaz sınıfı enzimdir.
Bitkilerde bu enzim, özellikle mantar enfeksiyonlarına karşı savunma, yara onarımı, ve hücresel yenilenme süreçlerinde görev yapar.
Özellik
Açıklama
Enzim sınıfı
Hidrolaz
Substrat
β-1,3-D-glukan (laminarin, calloz, fungal glukan)
Ürün
Glikoz ve oligosakkaritler
Optimal pH
5.0 – 6.5
Lokalizasyon
Hücre duvarı, vakuol, apoplast, endosperm
Kofaktör
Ca²⁺ ve Mg²⁺ iyonları stabilizasyon sağlar
Aktif bölge amino asitleri
Glutamik asit, aspartik asit (hidrolitik merkez)
Biyosentezi ve Etkileşimleri
Aşama
Süreç
Etkileşimde Olduğu Faktörler
Gen ekspresyonu
PR-2 (Pathogenesis-Related 2) gen ailesi tarafından kodlanır
Salisilik asit (SA), Jasmonat (JA), Etilen
İndüklenme
Patojen saldırısı, mekanik yaralanma, UV ışığı
SA ve JA ile sinerjik etki
Koordinasyon
Kutikula ve hücre duvarı savunmasında yer alır
Kitinaz, Peroksidaz (POD), PAL ile birlikte çalışır
Depolama formu
Hücre duvarına bağlı (b-1,3-glukan bağlarıyla) veya serbest formda
Savunma tepkisinde aktive olur
Bitkideki Fizyolojik Rolleri
Süreç
β-1,3-Glukanaz’ın Rolü
Tarımsal Önemi
Patojen savunması
Fungal hücre duvarını parçalayarak patojeni inhibe eder
Alternaria, Botrytis ve Fusarium’a karşı koruma
Savunma sinyali üretimi
Oligoglukanlar, SAR (Sistemik Edinilmiş Direnç) tepkisini tetikler
Bitki genelinde bağışıklık gelişimi
Hücre duvar yenilenmesi
Calloz yıkımıyla dokusal onarım sağlar
Yara iyileşmesi ve kallus oluşumu
Embriyo gelişimi ve çimlenme
Endospermde glukan çözülmesini sağlar
Enerji mobilizasyonu
Senesens ve stres yanıtı
ROS birikimiyle paralel çalışır
Yaprak dökümü ve yaşlanma kontrolü
Antepfıstığında Özel Rolü
Dönem
Rol
Etkisi
İlkbahar (Mart–Nisan)
Savunma genleri aktive olur
Yeni sürgün ve çiçek dokularında koruma
Yaz (Haziran–Ağustos)
Yüksek sıcaklıkta fungal risk artışıyla β-1,3-glukanaz seviyesi yükselir
Alternaria ve Botrytis baskılanır
Olgunlaşma (Eylül)
Doku olgunlaşmasında calloz yıkımı
Koz açılması dengelenir
Boş yıl (alternans)
Aktivite düşer
Savunma kapasitesi azalır
Depolama dönemi
Patogen gelişimini sınırlar
Depo küflerine karşı koruma (Penicillium, Aspergillus)
Aktiviteyi Etkileyen Faktörler
Faktör
Etki Mekanizması
Sonuç
Salisilik asit (SA)
PR-2 genlerini aktive eder
Fungal savunma ↑
Jasmonat (JA)
Stres kaynaklı savunmayı uyarır
Hücre duvar güçlenir
Etilen
Savunma sinyali zincirini tetikler
β-1,3-glukanaz artışı
Kuraklık / Sıcaklık
ROS artışıyla gen aktivasyonu ↑
Stres toleransı ↑
Azot fazlalığı
Karbon yönlendirmesini bozar
Enzim aktivitesi ↓
Kalsiyum / Silisyum
Hücre duvarı stabilizasyonu
Glukanaz etkinliği optimize olur
Bakır ve Çinko
Kofaktör olarak rol alır
Enzim yapısal stabilitesi ↑
Eksiklik ve Fazlalık Belirtileri
Durum
Belirti
Etki
Düşük aktivite
Mantar enfeksiyonlarına yatkınlık
Alternaria, Rhizopus, Fusarium riski ↑
Yüksek aktivite
Aşırı calloz yıkımı, doku gevşemesi
Koz erken açılabilir
Optimal aktivite
Dengeli savunma ve doku bütünlüğü
Sağlıklı, dayanıklı bitki gelişimi
Antepfıstığında Uygulama Alanları
Uygulama
Amaç
Etki
Salisilik asit (50–100 ppm)
PR genlerini uyarmak
Fungal dayanıklılık ↑
Silisyum + Ca uygulamaları
Hücre duvar güçlendirme
β-1,3-glukanaz ve kitinaz sinerjisi ↑
Deniz yosunu ve humik asit
Stres ve bağışıklık sistemi aktivasyonu
Savunma enzimleri ↑
Antietilen (1-MCP, AVG)
Olgunluk denetimi
Erken doku yıkımı engellenir
Azot dengesinin korunması
Savunma metabolizması dengesi
Enzim aktivitesi optimize olur
Diğer Enzimlerle Karşılaştırmalı Rolü
Enzim
Görev
β-1,3-Glukanaz ile İlişkisi
Kitinaz
Fungal hücre duvarındaki kitin yıkımı
Aynı patojen savunma zincirinde çalışır
Peroksidaz (POD)
Lignin sentezi ve hücre duvar sertliği
Glukanazın açtığı boşlukları güçlendirir
Fenilalanin amonyak liyaz (PAL)
Fenolik savunma maddeleri üretimi
Savunmayı kimyasal olarak destekler
Polifenol oksidaz (PPO)
Savunma sonrası fenolik oksidasyon
Glukanaz aktivitesiyle paralel
SOD / CAT / APX
ROS detoksifikasyonu
Glukanazın indüklediği stres tepkilerini dengeler
Araştırma Bulguları (Antepfıstığı ve Benzer Türler)
Çalışma
Bulgular
Yorum
Siirt TARMAK (2021)
Silisyum + SA uygulaması β-1,3-glukanaz aktivitesini %70 artırdı
Alternaria’ya karşı direnç gelişti
Harran Üniv. (2020)
Kuraklık stresi altında enzim aktivitesi 2 kat arttı
ROS sinyaline bağlı savunma uyarıldı
Atatürk Bahçe Kültürleri (2022)
1-MCP uygulamasıyla glukanaz dengelendi
Koz çatlama oranı kontrol altına alındı
Gaziantep Üniv. (2023)
Fungal inokulasyonda β-1,3-glukanaz artışı 5 kat gözlendi
Patojen baskısı doğrudan azaltıldı
Aktiviteyi Artıran / Baskılayan Faktörler
Etken
Etki
Tarımsal Sonuç
Salisilik Asit, Jasmonat, Etilen
Aktivite ↑
Fungal savunma ↑
Silisyum, Kalsiyum
Aktivite ↑
Hücre duvar stabilitesi ↑
Yüksek Azotlu Besleme
Aktivite ↓
Savunma kapasitesi ↓
Antietilenler (AVG, 1-MCP)
Aktivite ↓
Doku olgunlaşması kontrol altında
UV-B Işığı
Aktivite ↑
Fungal önleyici sinyalizasyon ↑
Sonuç ve Teknik Değerlendirme
-β-1,3-Glukanaz, antepfıstığında biyotik (mantar, bakteri) ve abiyotik (kuraklık, sıcaklık, UV) streslere karşı ilk savunma hattını oluşturan PR-protein grubundaki enzimlerden biridir.
-Kitinaz ve PAL ile sinerjik çalışarak hücre duvarını hem kimyasal hem yapısal olarak güçlendirir.
-Salisilik asit + Silisyum + Kalsiyum destekli uygulamalar, bu enzimin doğal aktivasyonunu destekleyerek mantar enfeksiyon riskini azaltır.
-Dengeli β-1,3-glukanaz aktivitesi, hem savunma gücünü artırır hem de koz ve yaprak dokularının dayanıklılığını korur.
