Kuraklık ve tuzluluğa toleranslı soya mutantlarında rna dizileme verileri kullanılarak mutasyonların tespiti
Detection of mutations in drought and salinity tolerant soybean mutants using rna sequencing data
- Tez No: 1025433
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPER YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Glycine max, Mutasyon ıslahı, RNA dizileme, Tek nükleotid polimorfizmi, Glycine max, Mutation breeding, RNA sequencing, Single nucleotide polymorphism
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Küresel iklim de˘gi¸sikli˘gi, soya fasulyesi üretimini tehdit eden kuraklık ve tuzluluk gibi abiyotik streslerin ¸siddetini artırmaktadır. Bu tez çalı¸smasında, gama ı¸sınlaması ile geli¸stirilmi¸s tuza ve kuraklı˘ga toleranslı SM1 ve SM3-1 mutant soyalar anaç bitki S04-05 ile kar¸sıla¸stırılmı¸s ve transkriptom düzeyinde kapsamlı analizi gerçekle¸stirilmi¸stir. RNA-seq analizlerinde veriler kalite kontrolünden geçirildikten sonra STAR yazılımı ile genoma i¸slenmi¸s ve DESeq2 yazılımı ile DEG'ler belirlenmi¸stir. Ardından GATK ile varyantlar belirlenmi¸s ve Ensembl Varyant Etki Tahminleyicisi (VEP) kullanılarak bu varyantların fonksiyonel etkileri (yüksek, orta, dü¸sük, düzenleyici) ve protein üzerindeki olası sonuçları (missense, stop-gain, splice-site vb.) belirlenmi¸stir. SNP analizleri sonucunda, SM1'de 10070, SM3-1'de 6418 benzersiz SNP tespit edilmi¸s olup, varyantların ço˘gunlu˘gunun dü¸sük ve düzenleyici etkili kategorilerde yer aldı˘gı belirlenmi¸stir. DEG'ler ile yapılan GO ve KEGG zenginle¸stirme analizleri, mutantların stres altında ebeveyn hattan farklı gen ekspresyon profilleri sergiledi˘gini göstermi¸stir. SM3-1 mutantının izoflavonoid biyosentezi, fotosentez, enerji metabolizması ve hormon sinyali odaklı bir strateji benimserken, SM1 mutantının izoflavonoid biyosentezi, karbonhidrat metabolizması ve ROS temizleme odaklı farklı bir strateji geli¸stirdi˘gini ortaya koymu¸stur. Her iki mutant hatta da izoflavonoid biyosentez yola˘gındaki genlerin tüm ko¸sullarda artan ekspresyon göstermesi, bu yolun stres toleransında kilit rol oynadı˘gını göstermektedir. Bu yola˘gın mutantlarda stres toleransına katkısını daha iyi anlayabilmek için, yolakta yer alan genlerin SNP profilleri, ekspresyon düzenlemeleri ve protein yapıları detaylı ¸sekilde analiz edilmi¸stir. ˙Izoflavonoid yola˘gında bulunan genlerde homoloji modelleme, çoklu dizi hizalaması ve transkripsyon faktörü ba˘glanma analizleri yapılmı¸s ve SNP kaynaklı varyantların proteinlerin üç boyutlu yapılarında önemli konformasyonel de˘gi¸sikliklere yol açmadı˘gı gösterilmi¸stir. Ancak bu de˘gi¸siklikler, enzimin katalitik aktivitesi, substrat spesifikli˘gi veya protein-protein etkile¸simleri gibi fonksiyonel özelliklerinde ince ayar yaparak mutant hatların stres toleransına katkıda bulunmu¸s olabilir. Sonuç olarak, gama mutagenezi ile geli¸stirilen SM3-1 ve SM1 mutantları tuzluluk ve kuraklık streslerine kar¸sı farklı adaptif stratejiler geli¸stirmi¸stir. Bu bulgular, mutasyon ıslahının soya fasulyesinde abiyotik stres toleransını artırmak için sürdürülebilir ve etkili bir strateji oldu˘gunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Global climate change is increasing the severity of abiotic stresses such as drought and salinity, which threaten soybean production. In this thesis, salt and drought-tolerant SM1 and SM3-1 mutant soybeans developed by gamma irradiation were compared with the parental line S04-05 through comprehensive transcriptome analysis. RNA-seq data were processed with STAR for genome alignment, and DEGs were identified using DESeq2. Variants were called with GATK and annotated via Ensembl VEP to determine functional effects (high, moderate, low, modifier) and protein-level consequences (missense, stop-gain, splice-site etc.). SNP analysis revealed 10,070 unique SNPs in SM1 and 6,418 in SM3-1, with the majority classified as low or modifier effects. GO and KEGG enrichment analyses demonstrated that mutants exhibited distinct gene expression profiles under stress compared to the parental line. SM3-1 displayed a strategy centered on isoflavonoid biosynthesis, photosynthesis, energy metabolism, and hormone signaling. In contrast, SM1 adopted a different approach focused on carbohydrate metabolism and ROS scavenging. Notably, both mutants showed increased expression of isoflavonoid biosynthesis genes under all conditions, indicating a key role for this pathway in stress tolerance. To elucidate the contribution of this pathway, SNP profiles, expression regulations and protein structures of isoflavonoid-related genes were analyzed. Homology modeling, multiple sequence alignment, and transcription factor binding analyses revealed that SNP-induced variants did not cause significant conformational changes in protein three-dimensional structures. However, these modifications may have contributed to stress tolerance through fine-tuning of enzyme properties such as catalytic activity, substrate specificity, or protein-protein interactions. In conclusion, SM3-1 and SM1 mutants developed distinct adaptive strategies against salinity and drought stresses. These findings demonstrate that mutation breeding is a sustainable and effective approach for enhancing abiotic stress tolerance in soybeans.
Benzer Tezler
- Kuraklık ve tuzluluğa toleranslı kavun genotiplerinin tuz stresi karşısında anaç olarak etkinliklerinin belirlenmesi
Determination of influence as rootstock of salt and drought tolerant melon genotypes under salt stress
ELİF KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
ZiraatÇankırı Karatekin ÜniversitesiTarım ve Yaşam Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEBNEM KUŞVURAN
- Kuraklık stresi ve Orobanche crenata enfeksiyonuna maruz bırakılan kuraklığa toleransları farklı nohut (Cicer arietinum L.)çeşitlerinde antioksidan savunma yanıtları
The antioxidant responces against to drought stress and Orobanche crenata infection on chickpea (Cicer arietinum L.) varieties which have known diferent drought tolerances
BUŞRA ÇALIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyolojiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKAN ACAR
- Bazı fizyolojik stres koşulları ve eksojen poliaminlerin (spermin, spemidin, putresin) Isatis tinctoria L. bitkisinin yapraklarındaki indigo miktarı üzerine etkisinin araştırılması
The investigation of the effects of some physiological stress conditions and exogenous poliamines (spermine, spermidine, putrescine) on indigo amounts of Isatis tinctoria L. leaves
SEMRA ARIKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BotanikKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NAZAN ÇÖMLEKCİOĞLU
- Tuza toleranslı Nax genleri için geliştirilen 3. geri melez makarnalık buğday popülasyonlarının fizyolojik taraması
Physiological screening of developed backcross 3. durum wheat populations for transferred salt tolerant Nax genes
HATİCE SÜSLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
ZiraatSelçuk ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDOĞAN EŞREF HAKKI
- Kilis kent parklarında kullanılan bitkilerin ekolojik tolerans faktörleri açısından değerlendirilmesi
The evaluation of plants used in Kilis city park in terms of ecological tolerance factors
ÜMRAN ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriKilis 7 Aralık ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMET DEMİROĞLU