Patlıcanda (Solanum melongena) erkek kısırlığı oluşturmak için crıspr/cas9 yöntemi ile hap2 mutasyonu
Induction of male sterility in eggplant (Solanum melongena) by crispr/cas9-mediated mutation of the hap2 gene
- Tez No: 1024493
- Danışmanlar: PROF. DR. NEDİM MUTLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Ziraat, Biology, Biotechnology, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: CRISPR, CRISPR
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sperm hücresi füzyonu, bitkilerde başarılı döllenmenin temel basamaklarından biri olup, bu süreçte görev alan HAP2 geninin işlevsel analizi patlıcanda üreme biyolojisinin anlaşılması açısından önem taşımaktadır. Bu kapsamda, HAP2 geni CRISPR/Cas9 sistemiyle hedeflenmiş ve oluşan mutasyonların döllenme başarısı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bitkilerde erkek kısırlık, hibrit tohum üretiminde emaskülasyon gereksinimini azaltması ve kontrollü melezlemeyi kolaylaştırması nedeniyle önemli bir ıslah aracıdır. HAP2 geni farklı organizmalarda gamet füzyonu için kritik bir gen olarak tanımlanmış olmakla birlikte, patlıcanda bu genin hedeflenmesine yönelik bilgiler sınırlıdır. Çalışmada, Yamula patlıcan çeşidine ait HAP2 gen bölgesi doğrulanmış ve genin ekzon bölgelerini hedefleyen iki farklı gRNA tasarlanmıştır. Seçilen gRNA dizileri pFGC-pcoCas9 ikili vektörüne klonlanmış ve rekombinant vektörler Agrobacterium tumefaciens EHA105 suşu aracılığıyla patlıcan eksplantlarına aktarılmıştır. Elde edilen transgenik bitkiler PCR ile doğrulanmış, HAP2 hedef bölgesindeki mutasyonlar Sanger dizileme ve ICE analizleriyle değerlendirilmiştir. Ayrıca T1 generasyonunda mutant hatların kalıtımı, fenotipik özellikleri, polen canlılığı, polen çimlenmesi ve tohum oluşturma kapasitesi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, gRNA1 ile hedeflenen P2 bitkisinde HAP2 gen bölgesinde mutasyon gerçekleştirilmiştir. T1 jenerasyonunda P2-4, P2-6, P2-8 ve P2-9 bitkilerinde oluşan -2 bp ve -11 bp delesyonların okuma çerçevesini bozabilecek nitelikte olduğu değerlendirilmiştir. Mutant bitkilerde vejetatif gelişim, yaprak ve çiçek morfolojisi bakımından belirgin bir farklılık gözlenmemiştir. Buna karşın, kendileme sonucunda homozigot mutant hatlarda tohum sayısı ciddi şekilde azalmış veya hiç tohum oluşmamıştır. Homozigot mutant hatların polenleri ile yabanıl tiplerin melezlenmesinden de tohum elde edilmemiştir. Aynı hatların yabanıl tip polenle melezlenmesi sonucunda ise yüksek sayıda tohum elde edilmesi, HAP2 mutasyonunun dişi fertiliteden ziyade erkek gamet fonksiyonu ve döllenme/gamet füzyonu aşamasıyla ilişkili olduğunu göstermiştir. Polen canlılığı ve polen çimlenmesinde belirgin bir farklılık gözlenmemesi de bu sonucu desteklemiştir. Sonuç olarak bu çalışma, patlıcanda HAP2 geninin CRISPR/Cas9 sistemiyle başarılı şekilde düzenlenebileceğini ve bu genin döllenme başarısı açısından kritik rol oynadığını ortaya koymuştur. Elde edilen mutant hatlar, patlıcanda erkek kısırlık mekanizmasının anlaşılması ve gelecekte hibrit tohum üretimine yönelik genetik materyal geliştirilmesi açısından önemli bir kaynak niteliğindedir.
Özet (Çeviri)
Sperm cell fusion is one of the fundamental steps required for successful fertilization in plants, and functional analysis of the HAP2 gene, which is involved in this process, is important for understanding reproductive biology in eggplant. In this context, the HAP2 gene was targeted using the CRISPR/Cas9 system, and the effects of the resulting mutations on fertilization success were investigated. Male sterility in plants is an important breeding tool because it reduces the need for emasculation and facilitates controlled hybridization in hybrid seed production. Although the HAP2 gene has been identified as a critical gene for gamete fusion in different organisms, information regarding the targeted modification of this gene in eggplant remains limited. In this study, the HAP2 gene region of the Yamula eggplant cultivar was confirmed, and two different gRNAs targeting the exon regions of the gene were designed. The selected gRNA sequences were cloned into the pFGC-pcoCas9 binary vector, and the recombinant vectors were introduced into eggplant explants via Agrobacterium tumefaciens strain EHA105. The regenerated transgenic plants were confirmed by PCR, and mutations in the targeted HAP2 region were evaluated using Sanger sequencing and ICE analysis. In addition, the inheritance of mutant lines, phenotypic characteristics, pollen viability, pollen germination, and seed-setting capacity were examined in the T1 generation. The results showed that mutation was successfully induced in the HAP2 target region of the P2 plant targeted with gRNA1. In the T1 generation, the −2 bp and −11 bp deletions detected in the P2-4, P2-6, P2-8, and P2-9 plants were considered likely to disrupt the reading frame. No obvious differences were observed between mutant and wild-type plants in terms of vegetative growth, leaf morphology, or flower morphology. In contrast, self-pollination resulted in either a severe reduction in seed number or complete failure of seed formation in homozygous mutant lines. In addition, when polen of homozygous mutant line was crossed to a wild type, it failed to set seed However, when the same lines were crossed with wild-type pollen, a high number of seeds was obtained, indicating that the HAP2 mutation was associated with male gamete function and the fertilization/gamete fusion stage rather than female fertility. The absence of marked differences in pollen viability and pollen germination further supported this interpretation. In conclusion, this study demonstrated that the HAP2 gene can be successfully edited using the CRISPR/Cas9 system in eggplant and that this gene plays a critical role in fertilization success. The mutant lines obtained in this study represent valuable genetic material for understanding the mechanism of male sterility in eggplant and for developing future genetic resources for hybrid seed production.
Benzer Tezler
- Tohum kalitesindeki farklılıkların patlıcan tohumlarının çimlenme, çıkış ve sonrası fide gelişimine etkisi üzerine bir araştırma
The Effects of differences of seed quality on germination, emergence and seedling growth in aubergine
KAZIM MAVİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
ZiraatMustafa Kemal ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. TAMER SERMENLİ
- Verticillium dahliae dayanım genlerinin Solanum linnaeanum türünden belirlenmesi ve karakterizasyonu
Determination and characterization of Verticillium dahliae resistance genes from Solanum linnaeanum
İLKNUR KÜLAHLIOĞLU ÇEĞİL
Doktora
Türkçe
2025
ZiraatHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN ÇÜRÜK
- Sera koşullarında farklı yapay ışık, renk ve kaynaklarının domates (Lycopersicon esculentum Mill.), biber (Capsicum annuum L.) ve patlıcan (Solanum melongena L.)'da fide büyüme, gelişme, kalite ve dikim sonrası adaptasyonlarına etkilerinin kantitatif yöntemlerle incelenmesi
Investigation of different artificial color and light sources quantitative effects on development, growth and quality of seedlings and adaptation of after planting tomato (Lycopersicon esculentum Mill.), pepper (Capsicum annuum L.) and eggplant (Solanum melongena L.) in greenhouse
MURAT DEMİRSOY
Doktora
Türkçe
2016
ZiraatOndokuz Mayıs ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BALKAYA
- Pamuk beyazsineği (Bemisia tabaci (Genn.)(Homoptera: Aleyrodidae)'nin konukçu değişimi ve populasyon gelişmesinin tesbiti
Migration of cotton whitefly, Bemisia tabaci (Gennadius), (Homoptera: Aleyrodidae) between various host plants and its population changes
HÜSEYİN GÖÇMEN
- Patlıcanda (solanum melongena L.) agrobacterium aracılığı ile gen transferine yönelik araştırmalar
Agrobacterium mediated gene transfer studies in eggplant (solanum melongena L. )
EMRE KIRICIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
ZiraatAnkara ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEBNEM ELLİALTIOĞLU