Buğdayda (Triticum aestivum L.) absisik asitle ilişkili gen anlatımı
Abscisic acid related gene expression in wheat (Triticum aestivum L.)
- Tez No: 178136
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDÜLREZZAK MEMON, PROF. DR. AYŞEGÜL TOPAL SARIKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyoloji, Biyomühendislik, Science and Technology, Biology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 189
Özet
Absisik asit (ABA), bitkilerde büyüme ve gelişme süresince önemli rolü olan bir fitohormondur. Bitkilerde yaşam döngüsü süresince birkaç fizyolojik stres ve gelişimsel yanıtları kontrol eder. Tohumlarda protein ve lipid stoklarının arttırılması, kuruma direncinin iyileştirilmesi, erken çimlenmenin baskılanması ve dormansinin uyarılmasıyla ilişkilidir. Vejetatif büyüme süresince kuraklık, tuz ve soğuk stresi gibi uygun olmayan çevresel koşullara uyumda iç sinyal olarak görev alır. Bitkiye farklı yollarla ABA'nın uygulanması, özellikle kuraklık olmak üzere stres koşullarının oluşmasına yol açar. Kuraklık, soğuk, yüksek tuz stresi veya ABA'nın dışarıdan uygulanması sonrası stres genlerinin anlatım modelinde çok fazla çakışmaların olduğu, ortak genlerin rol aldığı belirlenmiştir. Bu durum stres sinyalleri ve ABA'nın sinyal iletim yolunda ortak elementleri paylaştığını göstermektedir. Bu araştırmada ?mRNA Farklılık Gösterim? tekniği kullanılarak buğdayda (Triticum aestivum L.) ABA ile anlatımları etkilenen (fazla veya az anlatım yapan) genlerin belirlenmesi çalışması gerçekleştirildi. Kuraklığa hassas Triticum aestivum cv. Atay 85 ve kuraklığa toleranslı Triticum aestivum cv. Sivas 111/33 buğday genotipleri kullanıldı. Otuz gün büyütülmüş buğday bitkilerine 50 ?M ve 100 ?M ABA uygulaması yapıldı. 50 ?M ABA uygulanmış ve uygulanmamış buğday yapraklarından total RNA izolasyonu yapıldı ve RT-PCR sonrası 3 farklı ?anchor? oligo-dT primer ve 13 baz çiftlik ?arbitrary? (rastgele seçilmiş) primerler kullanılarak yapılan PCR sonrası ürünler mRNA Farklılık Gösterim jeline farklı anlatım yapan cDNA'lar poliakrilamid jelden geri kazanılarak klonlandı ve dizi analizleri gerçekleştirildi. Dizi analizi gerçekleştirilen 30 klondan 12'sinde Zea mays Mitojenle Aktive Edilmiş Protein Kinaz-4 (MAPK-4)'e benzer dizi elde edildi. MAPK'lar abiyotik stres (kuraklık, sıcaklık ve ozon stresi) ve patojenlere yanıtta anahtar role sahiptirler. Southern emdirim analiziyle bu genin hekzaploid buğday genomunda tek kopya olduğu belirlendi. Buğday bitkisinde Zea mays MAPK-4'e benzer olarak saptanan cDNA'nın dışarıdan uygulanan ABA'ya karşı RNA düzeyindeki anlatım modeli Northern blot analiziyle yapıldı ve 4 saat ABA etkisinde bırakılmış Atay 85 buğğday bitkisi yapraklarında, RNA anlatımının en üst düzeye ulaştığı belirlendi. MAPK kaskatlarının hücre içi sinyal iletimi cevabında en önemli yolaklar oldukları düşünülmektedir. 50 ?M ABA'nın etkisiyle Triticum aestivum cv. Atay 85'e ait 1, Triticum aestivum cv. Sivas 111/33'e ait 4 yeni (Gen Bankası taramalarında homologları bulunmamış) genin anlatımında artış olduğu belirlendi. Yapılan Gen Bankası taramalarında Saccharomyces cerevisiae ?indirgenmiş folat taşıyıcı protein?, Triticum aestivum ??-ekspansin? (EXPA2), Hordeum vulgare L. ?germin-like protein-1?, Hordeum vulgare L. ?Tonoplast Intrinsic Protein 1?, (TIP1), Triticum monococcum ?olası direnç proteini?, Aegilops tauschii ?olası savunma cevabı proteini?, Aegilops tauschii ?lösince zengin protein? kodlayan diziler elde edildi. ?Real time? RT-PCR çalışmalarıyla EXPA-2'nin 2.saatte artış gösterdiği ve 8. saatte bu artışın devam ettiği görüldü. Sıcaklık stresiyle artış yaptığı belirlenmiş olan HSP101 geninin 2. saatte maksimum anlatım düzeyine ulaştığı 8. ve 24.saatlerde anlatımın giderek azaldığı saptandı. Bu sonuçlar buğdayda 50 ?M ABA'nın RNA düzeyindeki gen anlatımını etkilediğini gösteren ilk çalışmadır. Bu genlere ilişkin ayrıntılı çalışmalar ve işlevsel genomik analizler sinyal iletiminde bilinmeyen bazı noktalara ışık tutacak; bu genlerin abiyotik stresteki rollerinin anlaşılması ticari amaçlı strese dayanıklı buğday çeşitlerinin geliştirilmesinde katkıları olacaktır.
Özet (Çeviri)
The phytohormone abscisic acid (ABA) plays an important role during plant growth and development. ABA controls several physiological stress and developmental responses throughout the life cycle of plants. In seeds, ABA is implicated in the accumulation of the protein and lipid reserves, the acquisition of desiccation tolerance, the inhibition of precocious germination on the mother-plant and the induction of primary dormancy. During vegetative growth, ABA is the internal signal that enables plant adaptive responses to adverse environmental conditions such as drought, salt and cold stress. Because many stress signals increase the level of ABA, it has been shown to play a critical role in plant stress responses. The exogenously applied ABA to plants in different ways mimics the effect of stress conditions especially water stress. After cold, drought, high salt stress or ABA application, there is much overlap in the expression pattern of stress genes. This suggests that these stress signals and ABA share common elements in the signalling pathways. In this research, we investigated ABA-induced gene expression in wheat (Triticum aestivum L.) by mRNA Differential Display (DD) analysis. Two wheat genotypes Atay 85 (droght sensitive) and Sivas 111/33 (drought tolerant) were used. 50 ?M and 100 ?M ABA was applied to 30 day old wheat plants. Total RNA was isolated from 50 ?M ABA treated and untreaed plants. After RT-PCR 3 different one-base anchored oligo dT primers were used in combination with series of arbitrary 13 mers for DD reactions. Amplified products were loaded on polyacrylamide gel and differentially expressed transcripts were isolated and amplified by PCR. Cloned PCR products were sequenced. GenBank search showed that 12 clones out of 30 were similar to Zea mays Mitogen- Activated Protein Kinase-4 (MAPK-4). MAPKs play a key role in plant responses to stress (drought, temperature and ozone stress) and pathogens. Southern analysis indicated that this cDNA fragment is a single copy in the hexaploid wheat genome. Northern Blot analysis was used to investigate the effect of exogeneous application of ABA on the expression of Zea mays MAPK-4 like in Atay-85 wheat genotype. Maximum expression of this gene was observed at 4 h ABA treated seedlings. MAPK cascades have been proposed as major pathways for signal transduction in intracellular response. Other cDNA clones gave homology to Saccharomyces cerevisiae reduced folat carrier protein, Triticum aestivum ?-expansin (EXPA2), Hordeum vulgare L. germin-like protein-1, Hordeum vulgare L. Tonoplast Intrinsic Protein 1, (TIP1), Triticum monococcum putative resistant protein, Aegilops tauschii putative defence response protein, Aegilops tauschii leucine-rich protein coding sequences. Additionally we found unknown novel genes one of them is over expressed in Atay 85 and 4 of them are over expressed in Sivas by 50 ?M ABA treatment. We have showed the first time that the expression of EXPA-2 mRNAs in wheat leaves was induced by 2 h 50 ?M ABA treated seedlings and this expression level increased at 8 h 50 uM ABA treated seedlings. HSP101 which has known heat stress related gene expression level also demonstrated in different 50 ?M ABA treated seedlings by real time RT-PCR. HSP101 mRNA was strongly induced by ABA treatment and maximum expression level was shown at 2h 50 ?M ABA treated seedlings and dramatically decreased 8h and 24 h. This is the first study in which we have shown the induction of some genes in wheat by 50 ?M ABA. Characterization and functional genomic analysis of these genes will help to identify signal transduction pathway and will promote further understanding the role of these genes in abiotic stress and this knowledge will facilitate us to produce stress resistant wheat variaties for commercial purposes.
Benzer Tezler
- Kuraklık stresi ve humik asitin ekmeklik buğdayda (Triticum aestivum L.) bazı genlerin mRNA ifade seviyeleri ve DNA konformasyon değişimlerine etkisi
The effect of drought stress and humic acid on mRNA expression levels of some genes and DNA conformation changes in bread wheat (Triticum aestivum L.)
ESRA ARSLAN
- Buğdayda (Triticum aestivum L.) somatik embriyogenesise epigenetik inhibitörlerin etkisi
Effects of epigenetic inhibitors on somatic embryogenesis in wheat (Triticum aestivum L.)
SÜMEYRA UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT AYDIN
- Buğdayda (Triticum aestivum L. var. Leucospermum (Körn.) Farw.) hümik asit ve fosfor uygulamasının verim ve verim öğelerine etkisi
The effect of humic acid and phosphorus applications on the yield and yield components in wheat (Triticum aestivum L. var. Leucospermum (Körn.) Farw.)
NURŞEN KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
ZiraatYüzüncü Yıl ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NECAT TOĞAY
- Buğdayda (Triticum aestivum L.) kurşun stresine toleransta salisilik asit, bakır ve çinko etkilerinin gen ekspresyon düzeyinde belirlenmesi
Determination of salicylic acid, copper and zinc effects on gene expression level at lead stress tolerance in wheat (Triticum aestivum L.)
SELİN SİPAHİ KULOĞLU
- Buğdayda (Triticum aestivum L.) kuraklık stresinde α-tokoferol uygulamasının bazı fizyolojik ve moleküler özellikler üzerine etkisi
Effect of α-tocopherol treatment on some phsiological and molecular properties in wheat (Triticum aestivum L.) under drought stress
TÛBA KAVUKÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
ZiraatAtatürk ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT AYDIN