TUZ TOLERANSININ GENETİK VE MOLEKÜLER TEMELLERİ: TRANSKRİPTOM, METABOLOM VE GEN DÜZENLEME YAKLAŞIMLARI


Balcı H.

Bartın University International Journal of Natural and Applied Sciences, cilt.8, sa.2, ss.428-448, 2025 (Hakemli Dergi)

Özet

Tuz stresi, dünya genelinde tarımsal üretimi sınırlayan başlıca abiyotik stres faktörlerinden biri olup, bitkilerde büyüme, gelişme ve verim kayıplarına yol açmaktadır. Bu derleme çalışması, tuz stresine karşı bitkilerin geliştirdiği tolerans mekanizmalarını fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler düzeylerde bütüncül bir yaklaşımla ele almayı amaçlamaktadır. Çalışmada, ozmotik düzenleme, iyon homeostazı, antioksidan savunma sistemleri ve fotosentetik kapasitenin korunması gibi temel fizyolojik süreçler detaylı biçimde değerlendirilmiştir. Ayrıca, tuz stresine yanıtın moleküler boyutları; hücre içi sinyal iletim mekanizmaları, stresle ilişkili transkripsiyon faktörleri ve epigenetik düzenleyiciler bağlamında incelenmiştir. Transkriptomik ve metabolomik yaklaşımlar aracılığıyla elde edilen bulgular, tuz stresine bağlı gen ekspresyonu ve metabolit profillerindeki dinamik değişimlerin toleransın biyokimyasal temelini oluşturduğunu ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, genom düzenleme teknolojilerinin, özellikle hedefe yönelik gen modifikasyonları yoluyla tuz toleransının geliştirilmesinde sunduğu potansiyel vurgulanmıştır. Derleme kapsamında, tuz toleransı araştırmalarının yalnızca tarımsal üretimle sınırlı kalmaması gerektiği; elde edilen moleküler ve fizyolojik bilginin, ürün kalitesi, hasat sonrası değerlendirme ve gıda güvenliği gibi alanlarla da ilişkilendirilmesinin önemi ele alınmıştır. Sonuç olarak bu çalışma, tuz stresine karşı bitkisel toleransın çok katmanlı bir yapı sergilediğini ve bu yapının sistem biyolojisi temelli, disiplinler arası yaklaşımlarla değerlendirilmesinin, sürdürülebilir tarımsal üretim ve güvenli gıda sistemlerinin geliştirilmesi açısından kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır.

Salinity stress is one of the major abiotic factors limiting agricultural production worldwide, leading to significant reductions in plant growth, development, and yield. This review aims to provide a comprehensive evaluation of the tolerance mechanisms developed by plants against salinity stress at physiological, biochemical, and molecular levels. Key physiological processes, including osmotic adjustment, ion homeostasis, antioxidant defense systems, and the maintenance of photosynthetic capacity, are examined in detail. In addition, the molecular aspects of salinity stress responses are discussed in terms of intracellular signaling pathways, stress-related transcription factors, and epigenetic regulators. 

Evidence derived from transcriptomic and metabolomic approaches highlights that dynamic changes in gene expression and metabolite profiles under salinity stress constitute the biochemical basis of stress tolerance. Furthermore, the potential of genome editing technologies, particularly targeted gene modifications, for improving salinity tolerance is emphasized. Within the scope of this review, it is also highlighted that salinity tolerance research should not be confined solely to agricultural productivity. The integration of molecular and physiological knowledge with postharvest quality traits, product evaluation, and food safety is considered essential. Overall, this review demonstrates that plant tolerance to salinity stress exhibits a multilayered and dynamic structure, and that its evaluation through systems biology-based and interdisciplinary approaches plays a critical role in the development of sustainable agricultural production and safe food systems.