Microarray based expression profiling of barley under boron stress and cloning of 3H boron tolerance gene
Bor stresi altında arpa gen ifade profillerinin mikrodizi analizi ile belirlenmesi ve 3H bor tolerans geninin klonlanması
- Tez No: 304934
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FÜSUN EYİDOĞAN, PROF. DR. HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoistatistik, Biyoteknoloji, Genetik, Biostatistics, Biotechnology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 292
Özet
Temel bir mikro besin olan bor (B) elementinin hem eksikliği hem de toksisitesi tarımda düşük ürün verimine neden olmaktadır. Bununla beraber bitkilerin, B stresleri altında verdikleri moleküler yanıtlar ile ilgili, ürün kaybının üstesinden gelmek için gerekli bilgimiz sınırlıdır. Dolayısıyla bu çalışmada, hassas ve dayanıklı arpa çeşitlerinin B eksikliği ve toksisitesi altında gösterdikleri transkripsiyonel değişimler, moleküler cevapları ortaya koymak amacıyla incelenmiştir. Fide aşamasında transkriptomlar, oligonükleotid mikrodiziler kullanılarak, global gen ifade profillerinin belirlenmesi ile izlenmiştir.Çalışma kapsamında, arpada B toksisitesine yanıtın, jasmonik asit ve biyotik strese cevabın çeşitli unsurlarını içerdiği belirlenmiştir. Gen ifade profillerinin incelenmesi, B toksisite ve eksikliğinin sırasıyla yaprak ve kök dokusu transkriptomlarında önemli global değişikliklere neden olduğunu göstermiştir. Arpaya ait hassas ve dayanıklı genotiplerin çeşitler arası karşılaştırılması, transkripsiyon faktörlerinin regülasyon üstüne olan bütünleşik etkisinin, dayanıklı çeşitte gen ifade desenlerini değiştirebildiğini ve B toksisitesine toleransı sağlayabildiğini ortaya koymuştur. Ayrıca bu çalışmanın sonuçlarına göre kofula yönlendirme veya taşıyıcılar ve aquaporinler ile dışarı atım mekanizmaları arpada B streslerine toleransa katkı sağlıyor olabilir.Bunlara ek olarak, arpada B taşıyıcı olduğu varsayılan bir proteini kodlayan HvBor1a geni belirlenmiş, aday gen yaklaşımı kullanılarak klonlanmış ve genin B streslerine toleranstaki rolleri işlevsel olarak karakterize edilmiştir. Genin tüm kodlayan dizisi ve kodlamayan bölgeleri belirlenmiştir. HvBor1a genine ait protein ürününün plazma zarına yerleştiği ve B taşıyıcı aktiviteye sahip olduğu gösterilmiştir. Arpa yaprak dokularındaki yüksek transkript seviyeleri, bitki dokularındaki B elementi dağılımında HvBor1a proteininin bir rolü olduğunu önermiştir. Ayrıca HvBor1a genine ait son intronun incelenmesi, arpanın belirli genotiplerinde alternatif olarak intronları çıkarılan bir varyantın tanımlanmasını sağlamıştır. Bunların yanısıra HvBor1a geninin 3H B tolerans QTL üzerinde konumlandırılmasına yönelik olarak haritalama ve konumsal klonlama gerçekleştirilmiş ve lokustaki genetik uzaklıkların daraltılması için yeni bir CAPS markörü geliştirilmiştir.Sonuç olarak, B toksisitesi ve eksikliği altında bir Triticeae üyesinin transkriptomlarının belirlenmesi ilk kez bu çalışmada sunulmaktadır. Bulunan veriler, özellikle arpa ve buğday gibi ekinlerde B streslerine toleransın moleküler mekanizmalarını ve sinyal ağlarını çözmek üzere yapılacak çalışmaları aydınlatacaktır. Çalışmanın sonuçları B toksisitesi ve eksikliğinden kaynaklanan verim kayıplarını azaltmaya yönelik geleneksel ve biyoteknolojik yaklaşımlar için yeni araç ve genler sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
Both deficiency and toxicity of the essential micronutrient boron (B) lead to reduced crop yield in agriculture. However, our understanding of the molecular responses of plants under B stresses to tackle the yield loss is limited. Therefore, in the present study, transcriptional alterations in sensitive and tolerant barley cultivars under B deficiency and toxicity were investigated in order to reveal the molecular responses. Transcriptomes were monitored at seedling stage by global expression profiling using oligonucleotide microarrays.In the context of the study, we have determined that response to B toxicity in barley involved jasmonic acid and various components of biotic stress responses. Examination of expression profiles indicated that B toxicity and deficiency resulted in significant global changes in the transcriptomes of leaf and root tissues, respectively. Inter-varietal comparison of sensitive and tolerant genotypes of barley revealed that a combinatorial effect of transcription factors on regulation could alter the gene expression patterns in tolerant cultivar and provide B toxicity tolerance. Furthermore, mechanisms of vacuolar sorting or efflux by transporters and aquaporins might be contributing to the tolerance to B stresses in barley according to the results of this study.Additionally, we have identified and cloned the HvBor1a gene encoding a putative B transporter in barley using candidate gene approach and functionally characterized its roles in the tolerance to B stresses. The full length coding sequence and also the non-coding regions of the gene were identified. It was demonstrated that the protein product of HvBor1a was localized to the plasma membrane and it displayed B transporter activity. High transcript abundances in leaf tissues of barley suggested a role for HvBor1a in re-distribution of B within the plant tissues. Interestingly, examination of last intron of HvBor1a has led to the identification of an alternatively spliced variant in certain cultivars of barley. Furthermore, interval mapping and positional cloning was performed to locate the HvBor1a on 3H B tolerance QTL and a novel CAPS marker was developed to narrow the genetic distances at the locus.As a conclusion, this work presents, for the first time, the transcriptome profiling of a member of Triticeae under B toxicity and deficiency. The data generated should enlighten succeeding studies to unravel molecular mechanisms and signaling networks of tolerance to B stresses especially in crops like barley and wheat. The results of the study will provide novel tools and genes for conventional and biotechnological approaches for the reduction of yield loss due to B toxicity or deficiency.
Benzer Tezler
- Development and application of novel machine learning approaches for RNA-seq data classification
RNA dizileme verilerinin siniflandirilmasinda yeni makine öğrenimi yaklaşimlarinin geliştirilmesi ve uygulanmasi
GÖKMEN ZARARSIZ
Doktora
İngilizce
2015
BiyoistatistikHacettepe ÜniversitesiBiyoistatistik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM KARABULUT
DOÇ. DR. AHMET ÖZTÜRK
- Foliküler lenfomalarda sirtuin gen ifade profili
Gene expression profiling of sirtuins in follicular lymphoma
LALEH MADAYEN SHISHEVAN
Doktora
Türkçe
2022
BiyoteknolojiAnkara ÜniversitesiTemel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLŞAH KAYGUSUZ
- Revealing temporal and functional relations in breast cancer expression profile using biclustering-based analysis
İki boyutlu kümelemeye dayalı analizle göğüs kanseri ifade davranışındaki işlevsel ve zamansal ilişkilerin açığa çıkarılması
GÜNEŞ GÜNDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
BiyoistatistikKoç ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM KESKİN
DOÇ. ATTİLA GÜRSOY
- Expression profiling of Helicobacter-activated regulatory B cells
Helicobacter-aktive regülatör B hücrelerinde gen ifadesinin belirlenmesi
SAWSAN S.A. SAID
Doktora
İngilizce
2018
Allerji ve İmmünolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYÇA SAYI YAZGAN
- Nicotine-modulated gene expression profiles in MCF7 breast cancer cell line and involvement of estrogen in CHRNA5 expression
MCF7 meme kanser hücre hattında nikotinden etkilenmiş gen ifade profilleri ve CHRNA5 ifadesinde estrojenin rolü
RÜMEYSA BIYIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ÖZLEN KONU