Transcriptome analysis of common bean under salt stress and functional study of salt responsive genes
Tuz stresi altında taze fasulye bitkisinin transkriptom analizi ve tuza cevap veren genlerin işlevsel analizleri
- Tez No: 409287
- Danışmanlar: PROF. DR. MÜGE TÜRET
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoistatistik, Biyoloji, Genetik, Biostatistics, Biology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Tuzluluk, taze fasülye gibi ekonomik önemi olan bitkilerin fizyolojilerine ve verimliliklerine zarar veren başlıca abiyotik stres faktörlerinden birisidir. Taze fasülye, gelişmekte olan ülkelerin protein ihtiyacının %30'unu karşılayan önemli bir baklagil türüdür. Birçok taze fasülye genotipi, tuzluluğa verdikleri cevaba göre fenotipik olarak sınıflandırılmıştır. Tuza dayanıklılık açısından zıt özellikler taşıyan iki taze fasülye çeşidinin su kültürü ortamında ve tuz stresi altında, yaprak ve kök dokularından kapsamlı yüksek-çıktılı transkriptom analizi yapılmıştır. Transkriptom analizinden önce fizyolojik ölçümler yapılarak dayanıklı Ispir ve duyarlı TR43477 genotiplerinin strese giriş zamanı 125 mM tuz uygulamasının 3. gününden sonrası olarak belirlenmiştir. Transkriptom analizi sonucunda elde edilen 255 milyon yüksek kalite okuma, ortalama uzunlukları 930 baz çifti uzunluğunda 73762 transkriptte birleştirilmiştir. Bu transkriptlerin %75'i (55433) Nr protein veribankasındaki proteinler ile eşleşmiştir. Toplamda, anlatımı değişen 12001 gen tespit edilmiştir. Transkriptomdan elde edilen gen anlatım düzeyleri, qRT-PZR analizi ile doğrulanmıştır. Farklı doku ve genotiplerdeki anlatım seviyelerine bakılarak seçilen fasülye aday genlerinden 5'i (Unc2, Unc4, TT12, CPRD2 ve β-Glu) klonlanabilmiş ve Arabidopsis Col-0 bitkisine aktarılarak homozigot transgenik hatlar elde edilmiştir. Bu hatlarda yapılan fizyolojik ölçümlere ve tuz stresinde anlatımı artan genlerin ve bu genleri regüle eden transkripsiyon faktörlerinin anlatımlarındaki etkilerine bakılarak yapılan işlevsel çalışmalar TT12 ve CPRD2 genlerinin tuza dayanıklılıkta düzenleyici roller olabileceğini ortaya koymuştur. Bu genlerin başlıca katkılarının, hücre duvarının güçlendirilmesi, oksidan zararlarının minimize edilmesi, ozmolitlerin sentezi, biriktirilmesi ve depolanması sayesinde ozmotik ve iyonik dengenin sağlanması olduğu düşünülmektedir. Bulgularımız, DREB2A ve MYB2 transkripsiyon faktörlerinin ve regüle ettikleri P5CS1 ve RD29B genlerinin ABA-bağımlı ve ABA-bağımsız anlatımlarınının rollerine de işaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
Salinity is a major abiotic stress that impairs physiology and productivity of economically important crops such as common bean. It is an important grain legume and provides 30% of the protein diet in developing countries. Several common bean genotypes have been phenotypically classified according to its diverse responses to salinity. In this study, a comprehensive high-throughput transcriptome analysis in root and leaf tissues of common bean genotypes with contrasting salt tolerance was performed under stress in hydroponic conditions. Prior to transcriptome analysis, the stress onset time was determined as the end of 3rd day of 125mM NaCl application for tolerant Ispir and susceptible TR43477 varieties following several physiological measurements. Transcriptome analysis have generated 255 million high quality reads which were assembled into 73762 all-unigenes with a mean length of 930 bp. Among the all-unigenes, 75% (55433) were assigned with Nr annotations. A total of 12001 differentially expressed genes (DEGs) were identified. Validation of the RNA-seq quantifications (RPKM values) were performed by qRT-PCR analysis. Within the selected candidate gene pool with contrasting expression levels between the two genotypes and two tissues, five genes (Unc2, Unc4, TT12, CPRD2 and β-Glu) were cloned and transformed to Arabidopsis Col-0 ecotype to generate homozygous overexpression transgenic lines. Functional studies on these lines by both physiological assays and their impact on the expression of salt responsive genes as well as the transcription factors (TFs) regulating them, suggested a highly significant regulatory role for TT12 and CPRD2 genes in improvement of salt tolerance. Major contributions of these genes were implied for better management of osmotic and ionic imbalance most probably by imposing synthesis, accumulation and sequestration of osmolytes and reinforcement of the cell wall structure while minimizing damage through ROS scavenging. To do so, regulation by interacting ABA -independent and ABA-dependent expression of DREB2A, MYB2 TFs and downstream P5CS1 and RD29B genes were also implicated.
Benzer Tezler
- Functional study of common bean isoliquiritigenin 2'-O- methyltransferase gene under salt stress
Fasulye bitkisi 'isoliquiritigenin 2'-o- methyltransferase' geninin tuz stresi altında fonksiyonel analizi
HARUN NİRON
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
BiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜGE TÜRET
- Fasulye bitkisinden PvLea5 geninin klonlanması ve tütün bitkisine aktarılarak fonksiyonunun değerlendirilmesi
Cloning of PvLea5 gene from common bean and evaluation of its function in transgenic tobacco plants
ELİF SEDA ATABAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyoteknolojiOndokuz Mayıs ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MUSA KAVAS
- Bazı kalıcı organik kirleticilerin köpek ve insan plasental kolinerjik sistem üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of selected persistent organic pollutants (POP) on human human and dog placental cholinergic system
RECEP UYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Veteriner HekimliğiAnkara ÜniversitesiFarmakoloji ve Toksikoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEGÜM YURDAKÖK DİKMEN
- Sarı pas enfeksiyonuna dirençli buğday (Triticum aestivum L.)'da proteomik analizler
Proteomic analyses in yellow rust-resistant wheat (Triticum aestivum L.)
CİHAN İNAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Biyolojiİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. SEMRA HASANÇEBİ
PROF. DR. NAZLI ARDA
- Asma çeşit ve anaçlarında kuraklık ve tuz stresi toleransına yönelik mikrodizin analizleri ve stres ile ilgili transkriptomların tespiti
Microarray analysis of grapevine cultivars and rootstocks intended for water deficiency and salt stress tolerances and determination of stress related transcriptomes
MELİKE BAKIR