Bilgi Bankası

Monodehidroaskorbat Redüktaz (MDHAR)

Monodehidroaskorbat Redüktaz (MDHAR), bitkilerde askorbat–glutatyon döngüsünün temel enzimlerinden biridir.
Bu enzim, monodehidroaskorbat (MDHA) radikalini NAD(P)H kullanarak yeniden askorbik aside (AsA) indirger.
Temel reaksiyon:

MDHA+NAD(P)H+H+→AsA+NAD(P)+MDHA + NAD(P)H + H⁺ → AsA + NAD(P)⁺

MDHAR, reaktif oksijen türlerinin (ROS) temizlenmesinde, kloroplast redoks dengesinin korunmasında ve stres toleransında kritik bir enzimdir.

Biyosentezi ve Lokalizasyonu

  • Arpada HvMDHAR1, HvMDHAR2 ve HvMDHAR3 genleri tanımlanmıştır.

  • Enzim kloroplast, mitokondri, peroksizom ve sitozol gibi farklı organellerde bulunur.

  • MDHAR, ışığa, sıcaklık değişimine, kuraklık ve tuzluluk stresine duyarlı bir şekilde regüle edilir.

  • Sentezi AsA, H₂O₂, JA, SA ve etilen tarafından indüklenir.

Fizyolojik Rolleri

Süreç Rol Tarımsal Önemi
Antioksidatif savunma MDHA’yı AsA’ya indirger ROS temizliği, zar koruma
AsA döngüsü APX ile birlikte çalışır Sürekli AsA yenilenmesi
Fotosentetik koruma Kloroplast redoks dengelemesi Işık stresine dayanıklılık
Stres toleransı Kuraklık, tuzluluk, ısı stresi Hücre içi dengeyi sürdürür
Yaşlanma ve senesens AsA seviyesini korur Hücre ölümü gecikir

Arpada Özel Rolü

  • HvMDHAR1, özellikle yaprak ve kloroplastlarda aktif olup, ışık stresi altında AsA havuzunu korur.

  • HvMDHAR2, mitokondriyal redoks dengesinde görev alır.

  • HvMDHAR3, kök dokusunda aktif olup tuz ve ağır metal stresinde işlev görür.

  • MDHAR aktivitesi, APX, DHAR ve GR ile birlikte AsA–GSH döngüsünü tamamlar.

  • Arpada kuraklık, yüksek ışık ve ozon stresi altında MDHAR aktivitesi belirgin şekilde artar.

Aktiviteyi Etkileyen Faktörler

Faktör Artırıcı Etki Baskılayıcı Etki Açıklama
pH 7.0–8.0 optimum <6.0 → ↓ Nötr ortamda stabil
Sıcaklık 25–35 °C optimum >45 °C → ↓ Termal denatürasyon riski
Hormonlar JA, SA, ET → ↑ ABA → ↓ Stres yanıtının düzenlenmesi
Işık Artırır Uzun karanlık → ↓ Fotosentetik redoks aktivasyonu
Metaller Zn²⁺, Mg²⁺ stabilize eder Cu²⁺, Hg²⁺ inhibe eder Metal bağlanma etkisi
ROS miktarı Orta düzey → ↑ Aşırı ROS → ↓ Oksidatif denge sınırları

Eksiklik ve Fazlalık Belirtileri
Durum Belirti Sonuç
Eksiklik AsA havuzu azalır, ROS artar Hücre zar hasarı, fotosentez düşer
Fazlalık Metabolik enerji tüketimi NAD(P)H tükenmesi
AsA–GSH dengesizliği Oksidatif stres ve erken yaşlanma Stres dayanımı azalır

Uygulama Alanları

1. Stres Toleransı Yönetimi:

  • MDHAR aktivitesi yüksek hatlar kuraklık, tuzluluk ve UV stresi altında daha dayanıklıdır.

  • Hormon (JA, SA, ET) veya biyostimülan uygulamaları MDHAR aktivitesini artırarak AsA döngüsünü güçlendirir.

2. Hasat Sonrası Kalite:

  • MDHAR, AsA içeriğini koruyarak oksidatif bozulmayı yavaşlatır.

  • Soğuk depolama ve kurutma süreçlerinde enzimatik kararmayı azaltır.

3. Genetik Islah:

  • HvMDHAR1 geninin yüksek ekspresyonu, kuraklığa toleranslı arpa hatlarının seçilmesinde bir biyomarkerdir.

Diğer Enzimlerle Karşılaştırmalı Rol

Enzim Rol MDHAR ile İlişki
APX (Askorbik Asit Peroksidaz) AsA’yı H₂O₂ detoksifikasyonunda kullanır MDHAR, AsA’yı yeniler
DHAR (Dehidroaskorbat Redüktaz) DHA → AsA dönüşümü MDHAR ile paralel AsA yenileme
GR (Glutatyon Redüktaz) GSH döngüsünü sürdürür MDHAR ile redoks sinerjisi
SOD / CAT ROS temizleme MDHAR dolaylı olarak destekler
POD / PPO Oksidatif enzimler MDHAR bunların etkisini sınırlar

Araştırma Bulguları

  • Türkiye (Konya, Isparta): Kuraklıkta HvMDHAR1 aktivitesi 3,2 kat artmıştır; sulama sonrası hızla normale dönmüştür.

  • İran: Tuz stresi altında HvMDHAR3 aktivitesi 4 kat artmıştır.

  • Çin: HvMDHAR2 aşırı ekspresyonu, bitki canlılığını %25 artırmış, H₂O₂ birikimini %40 azaltmıştır.

  • İspanya: JA + SA kombinasyonu, MDHAR aktivitesini %60 oranında artırmıştır.

Aktiviteyi Artıran Faktörler

  • Işıklı koşullar

  • Jasmonat, salisilik asit, etilen

  • Orta düzey ROS sinyali

  • Zn²⁺ ve Mg²⁺ iyonları

  • Kuraklık ve tuzluluk stresleri

Aktiviteyi Baskılayan Faktörler

  • ABA fazlalığı

  • Uzun karanlık dönemi

  • Yüksek sıcaklık (>40 °C)

  • Aşırı oksidatif stres

  • NAD(P)H eksikliği

Teknik Değerlendirme

  • Monodehidroaskorbat Redüktaz (MDHAR), arpada askorbat–glutatyon döngüsünün merkezinde yer alır.

  • Yüksek MDHAR aktivitesi:

      • ROS temizliği, fotosentez stabilitesi, stres dayanımı

    • – Aşırı durumda enerji yükü ve NADPH tüketimi

  • HvMDHAR–HvDHAR–HvGR üçlüsü, redoks dengesini ve hücresel yaşam süresini korur.

Optimum koşullar:

  • pH: 7.0 ± 0.5

  • Sıcaklık: 30 °C civarı

  • Hormon dengesi: JA–SA yüksek, ABA düşük.

İlaç Önerileri