Bilgi Bankası

Dehidroaskorbat Redüktaz (DHAR)

Dehidroaskorbat Redüktaz (DHAR; EC 1.8.5.1), askorbat–glutatyon döngüsünün (AsA–GSH cycle) önemli bir enzimi olup, oksitlenmiş askorbik asidi (DHA) tekrar indirgenmiş forma (AsA) dönüştürür.
Reaksiyon:

DHA+2GSH→AsA+GSSGDHA + 2GSH → AsA + GSSG

Bu reaksiyon sayesinde hücre içindeki askorbat (vitamin C) havuzu yenilenir ve reaktif oksijen türleri (ROS) sürekli olarak detoksifiye edilir.

Biyosentezi ve Düzenlenmesi

  • DHAR enzimi sitoplazma, kloroplast, mitokondri ve peroksizomlarda bulunur.

  • Arpada en az 3 izoform belirlenmiştir: HvDHAR1, HvDHAR2, HvDHAR3.

  • HvDHAR1 geninin ekspresyonu genellikle fotosentetik dokularda (yaprak, başak) yüksektir.

  • Enzim aktivitesi GSH miktarı, APX ve GR enzim aktiviteleri, NADPH/NADP⁺ oranı ve redoks durumu tarafından düzenlenir.

  • Salisilik asit (SA), jasmonat (JA) ve etilen (ET) uygulamaları DHAR transkripsiyonunu artırır.

Fizyolojik Rolleri

Süreç Rol Tarımsal Önemi
Oksidatif stres AsA düzeyini yeniler, ROS temizliğini sürdürür Kuraklık ve tuzlulukta dayanıklılık
Fotosentez AsA düzeyiyle fotooksidatif koruma sağlar Klorofil korunumu
Çimlenme ve büyüme Redoks dengesini sağlar Sağlıklı embriyo gelişimi
Soğuk ve sıcak stresleri AsA-GSH döngüsünü canlı tutar Hücre zar stabilitesi artar
Yaşlanma (senesens) Oksidatif yaşlanmayı yavaşlatır Yaprak ömrü uzar

Arpada Özel Rolü

  • DHAR, arpada APX ve GR ile birlikte AsA-GSH döngüsünün yenileyici ayağını oluşturur.

  • APX H₂O₂’yi askorbat aracılığıyla indirger → DHA oluşur → DHAR bu DHA’yı yeniden askorbata dönüştürür.

  • Böylece hücre içi askorbat sürekli olarak geri kazanılır.

  • Özellikle kuraklık, tuzluluk ve yüksek ışık koşullarında DHAR aktivitesi 2–4 kat artar.

  • Bu artış, bitkinin membran lipid oksidasyonunu %40–50 oranında azaltır.

Aktiviteyi Etkileyen Faktörler

Faktör Artırıcı Etki Baskılayıcı Etki Açıklama
pH 6.8–7.4 optimum <6.0 veya >8.0 Redoks sistemin kararlılığı bozulur
Sıcaklık 25–35 °C optimum >45 °C denatürasyon Termal tolerans sınırlı
Işık Orta düzey → ↑ Uzun UV maruziyeti → ↓ Fotosentetik ROS üretimiyle bağlantılı
GSH seviyesi Yüksek GSH → ↑ Düşük GSH → ↓ Substrat bağımlı enzim
Hormonlar SA, JA, ET → ↑ ABA aşırılığı → ↓ Stres sinyal düzenlemesi
Metal iyonları Zn, Mn stabilize eder Cu, Hg, Pb inhibe eder Enzim-protein yapısını etkiler

Eksiklik ve Fazlalık Belirtileri
Durum Belirti Sonuç
Eksiklik Yaprak sararması, oksidatif lekeler AsA/GSH oranı düşer, ROS artar
Fazlalık Aşırı redoks indirgenliği Hücresel sinyal bozulur
Düşük aktivite Kuraklıkta zar oksidasyonu Fotosentez zayıflar, verim düşer

Uygulama Alanları

1. Tarımsal stres yönetimi:

  • DHAR aktivitesi yüksek arpa çeşitleri, kuraklık, tuzluluk, sıcaklık ve ışık stresine daha dayanıklıdır.

  • Salisilik asit, askorbik asit, deniz yosunu, humik asit uygulamaları DHAR aktivitesini destekler.

2. Moleküler ıslah:

  • HvDHAR1 ekspresyonu, antioksidan kapasite belirteci olarak kullanılabilir.

  • GR ve APX ile birlikte yüksek redoks döngüsüne sahip hatlar seçilerek stres toleransı artırılır.

3. Hasat sonrası kalite:

  • DHAR aktivitesi yüksek bitkilerde kararma, lipid peroksidasyonu ve zar bozulması az görülür.

Diğer Enzimlerle Karşılaştırmalı Rol

Enzim Rol DHAR ile İlişki
APX H₂O₂’yi AsA ile indirger, DHA üretir DHAR DHA’yı AsA’ya geri dönüştürür
GR GSSG’yi GSH’a indirger DHAR, GSH’yi substrat olarak kullanır
SOD O₂⁻ → H₂O₂’ye dönüştürür DHAR dolaylı olarak bu zinciri tamamlar
CAT Yüksek H₂O₂ konsantrasyonlarını yok eder DHAR düşük H₂O₂ düzeylerinde aktiftir
MDHAR Monodehidroaskorbatı AsA’ya çevirir DHAR ile birlikte askorbat döngüsünü tamamlar

Araştırma Bulguları

  • Türkiye (Konya, Isparta): Kuraklık koşullarında DHAR aktivitesi %100 artmış, MDA düzeyi %35 azalmıştır.

  • İran: Tuz stresinde APX, GR ve DHAR birlikte yükselmiş; zar stabilitesi %40 artmıştır.

  • Çin: HvDHAR1 aşırı ekspresyonu transgenik arpalarda fotosentetik verimi %10–15 artırmıştır.

  • İspanya: Yüksek ışık stresinde DHAR aktivitesi yüksek genotiplerde klorofil stabilitesi korunmuştur.

Aktiviteyi Artıran Faktörler

  • GSH içeriği yüksek bitkiler

  • Askorbik asit veya salisilik asit uygulaması

  • Orta düzey oksidatif stres (priming etkisi)

  • Işıklı ortam (fotosentetik enerji desteği)

  • Mikroelement desteği (Zn, Mn)

Aktiviteyi Baskılayan Faktörler

  • Metal toksisitesi (Cu, Hg, Pb)

  • Aşırı sıcaklık (>45 °C)

  • Uzun süreli karanlık

  • GSH eksikliği

  • NADPH yetersizliği

Teknik Değerlendirme

  • DHAR, AsA–GSH döngüsünün yenileyici motoru olarak bitkide redoks dengesinin sürekliliğini sağlar.

  • Özellikle fotosentetik dokularda ve stres koşullarında, hücrenin “antioksidan geri dönüşüm mekanizması”nı ayakta tutar.

  • Yüksek DHAR aktivitesi, kuraklık ve tuzluluk stresine karşı biyokimyasal dayanıklılığın göstergesidir.

  • SOD–CAT–APX–GR–DHAR zinciri, bitkide oksidatif stabilitenin tam halkasını oluşturur.

  • Tarımsal olarak DHAR yüksek çeşitlerin seçimi, verim kayıplarını önlemede kritik öneme sahiptir.

İlaç Önerileri