Bilgi Bankası

β-1 3-Glukanaz / Kitosanaz

Tanım ve Genel Özellikler

β-1,3-Glukanaz ve Kitosanaz, avokado bitkisinde savunma, patojen direnci, hücre duvar yeniden yapılanması ve stres yanıtı süreçlerinde görev alan hidrolaz sınıfı enzimlerdir.

Bu enzimler, bitki hücre duvarındaki polisakkarit bağlarını (β-1,3-glukan ve kitin/kitosan zincirleri) parçalayarak, hem savunma moleküllerini serbest bırakır, hem de patojen hücre duvarlarını zayıflatır.

Katalitik Reaksiyonlar

β-1,3-Glukanaz:

(1→3)−β−D−Glukan+H2O→Oligosakkaritler(1→3)-β-D-Glukan + H₂O → Oligosakkaritler

Kitosanaz:

Kitosan+H2O→GlukozaminoligomerleriKitosan + H₂O → Glukozamin oligomerleri

Bu reaksiyonlar sonucunda oluşan oligosakkaritler, bitki savunma sinyali olarak görev yapar (elicitor etkisi).

Enzim Özellikleri

Özellik β-1,3-Glukanaz Kitosanaz
Enzim sınıfı Hidrolaz (EC 3.2.1.39) Hidrolaz (EC 3.2.1.132)
Kofaktör Gerektirmez Gerektirmez
Optimum pH 5.0–6.5 5.5–6.5
Optimum sıcaklık 30–40 °C 30–40 °C
Yerleşim Apoplast, vakuol, endoplazmik retikulum Hücre duvarı, apoplast
Aktivasyon koşulları Patojen teması, jasmonat, salisilik asit, etilen Patojen teması, yaralanma, kitin/kitosan varlığı

Avokadoda Fizyolojik Rolleri

1. Patojen Savunması

  • β-1,3-Glukanaz, fungal hücre duvarındaki β-glukan zincirlerini parçalayarak patojenin hücre bütünlüğünü bozar.

  • Kitosanaz, özellikle fungal kitosan/kitoselüloz duvarlarını hedef alır.

  • Bu iki enzim, birlikte çalışarak Pythium, Phytophthora, Fusarium gibi kök çürüklüğü etmenlerine karşı biyokimyasal savunma bariyeri oluşturur.

2. Savunma Moleküllerinin Aktivasyonu

  • Bu enzimlerin ürettiği glukan ve kitosan oligomerleri, bitkide PR (Pathogenesis-Related) proteinlerini aktive eder.

  • Sonuç: fenolik sentez (PAL), ligninleşme (POD), antioksidan aktivite (SOD, CAT) artar.

3. Olgunlaşma ve Hücre Duvar Dinamikleri

  • Meyve gelişimi sırasında β-1,3-glukanaz, hücre duvarının gevşemesine katkı sağlar.

  • Bu süreç, yumuşama ve aroma gelişimi ile ilişkilidir.

  • Ancak fazla aktivite, depolama sırasında doku bozulmasına neden olabilir.

4. Abiyotik Stres Toleransı

  • Kuraklık, tuzluluk, düşük sıcaklık ve mekanik stres durumlarında β-1,3-glukanaz genleri uyarılır.

  • Bu, hücre duvarı dayanıklılığını artırır ve zararlı mikroorganizmaların girişini engeller.

5. Hasat Sonrası Dönem

  • Soğuk depolama sırasında kitosanaz aktivitesi artarak fungal patojenlere karşı doğal koruma sağlar.

  • Bu nedenle biyolojik kaplama maddesi (kitosan film) ile sinerji oluşturur.

Fenolojik Dönemlere Göre Aktivite

Fenolojik Evre β-1,3-Glukanaz Aktivitesi Kitosanaz Aktivitesi Fizyolojik Etki
10–29: Sürgün ve Yaprak Gelişimi Düşük Düşük Yapısal dayanıklılık oluşur
30–49: Tomurcuk Gelişimi Orta Orta Savunma hazırlığı
50–69: Meyve Gelişimi Orta Orta Hücre duvar esnekliği
70–89: Olgunlaşma Yüksek Yüksek Doku yumuşaması ve savunma
90–99: Hasat Sonrası Çok yüksek Çok yüksek Patojen savunması, depolama dayanıklılığı

Aktiviteyi Etkileyen Faktörler
Faktör Etki
Etilen (C₂H₄) Olgunlaşmada aktiviteyi artırır
Jasmonat (JA) ve Salisilik Asit (SA) PR genlerini uyarır
Kitosan uygulaması Kitosanaz ve glukanazı doğrudan aktive eder
Soğuk depolama Savunma enzim aktivitesini artırır
Kalsiyum (Ca²⁺) Hücre duvar bütünlüğünü korur, aşırı yumuşamayı engeller

β-1,3-Glukanaz / Kitosanaz ve Diğer Enzimlerle Etkileşimi
Enzim Görev İlişki
PAL Fenolik sentez Aktivasyon ürünleriyle sinerjiktir
POD / PPO Oksidatif savunma Hücre duvar sertleşmesinde rol alır
SOD, CAT, GR Antioksidan koruma ROS birikimini azaltır
Pektinaz / Selülaz Doku yumuşaması Glukanaz ile paralel çalışır

Avokadoda β-1,3-Glukanaz / Kitosanaz Aktivitesinin Önemi

  • Fungal hastalıklara karşı biyolojik savunma mekanizmasının temel bileşenleridir.

  • Kitosan bazlı kaplama ve biyostimülan uygulamaları, bu enzimlerin aktivitesini artırarak doğal koruma sağlar.

  • Denge sağlandığında: güçlü savunma + yavaş yumuşama + uzun raf ömrü.

  • Aşırı aktivitede: doku bozulması ve yüzey kararması görülebilir.

İlaç Önerileri