Ayçiçeği (Helianthus annuus L.) genotiplerinde kuraklığa dayanıklılığın fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler düzeyde incelenmesi
Investigation of drought tolerance at physiological, biochemical and molecular levels in sunflower (Helianthus annuus L.) genotypes
- Tez No: 493857
- Danışmanlar: PROF. DR. YASEMİN EKMEKÇİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 244
Özet
Bu çalışmada, ülkemizde yetiştirilen tescilli ayçiçeği çeşitleri ile atasal melezler ve kuraklığa toleranslı olduğu bilinen atasal Helianthus agrophyllus'un kuraklık ve iyileşme süreçlerinde oluşturdukları yanıtların morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler (proteom) düzeyde incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın I. aşamasında ayçiçeği çeşitleri iki farklı şiddette (orta şiddetli-7 gün / şiddetli-9 gün) kuraklık ve sonrasında iyileşme (sulama- 5 gün) uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Bu aşamada, çeşitlerin fotosentetik aktiviteleri (klorofil a fluoresans ölçümleri), membran hasarları (iyon sızıntısı), fotosentetik pigment ve su içerikleri ölçülmüştür. Fotosentetik performans indekslerinden, kuraklık ve iyileşme faktör indeksleri ile fizyolojik ve biyokimyasal ölçümlerden hasar indeksi ve iyileşme potansiyelleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar doğrultusunda çeşitler; kuraklığa toleranslı (Şems, Sirena, Tarsan-1018), orta derecede toleranslı (Duna, Hornet, Tunca) ve duyarlı (Bosfora, Coral, Kaan) olmak üzere 3 tolerans düzeyinde sınıflandırılmıştır. Çalışmanın II. aşamasında, seçilen çeşitler ile birlikte ayçiçeğinin atasal melezleri (Helianthus annuus x Helianthus agrophyllus ve Helianthus annuus x Helianthus deserticola) 9 gün kuraklık stresine ve devamında 5 gün iyileşme sürecine maruz bırakılarak genotiplerin kuraklığa oluşturduğu cevaplar bazı morfolojik, fotosentetik, fizyolojik ve biyokimyasal parametreler ile ortaya konulmuştur. Elde edilen verilerinden hasar indeks değerleri ve iyileşme potansiyelleri hesaplanarak genotipler kuraklık toleranslarına göre karakterize edilmiştir. Kuraklık koşullarında su içeriğini azalmasına bağlı olarak, tüm genotiplerde fenotipik karakterlerde (bitki boyu, yaprak sayısı ve taze/kuru ağırlık) değişimler saptanmıştır. Bununla birlikte, toleranslı genotipler duyarlı genotiplere göre; fotosentetik aktivitelerini ve pigment içeriklerini (klorofil/karotenoid) koruyup (eksitasyon enerjisini daha iyi yakalayıp etkin bir şekilde kullanabildiği), savunma kapasitesini [flavonoid, antosiyanin, glisin betain, süperoksit dismutaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), glutatyon redüktaz (GR), peroksidaz (POD) ve aldoz redüktaz (ALR)] arttırarak, stresle oluşan membran hasarı (MDA) ile H2O2 düzeyini düşük tutabilmiş ve strese dayanım sağlayabilmişlerdir. Çalışmanın III. aşamasında toleranslı (Tarsan-1018) ve duyarlı (Tunca) olarak karakterize edilen çeşitler ile atasal Helianthus agrophyllus'un protein profillerindeki değişimler proteomik analizler ile ortaya konulmuştur. MALDI-TOF/TOF MS/MS kütle spektrometresi ve MASCOT veri tabanı kullanılarak genotiplerde 63 adet protein tanımlanmış ve STRING veri tabanı ile protein-protein etkileşim örüntüleri oluşturulmuştur. Tanımlanan proteinlerin; fotosentez ve karbohidrat, enerji ve solunum, savunma, arjinin, nükleotid, yağ asidi ve glikolipid, protein ve sinyal metabolizması ile hücre çeper biyogenezinde görev alan proteinler olduğu belirlenmiştir. Duyarlı çeşitte, metabolizmalarda tanımlanan proteinlerin farklı yönde değişmesi ve kuraklıkla birlikte nükleotid ve protein metabolizmaları ile sinyal iletiminde yer alan protein ifadelerindeki azalmalar, Tunca'yı diğer genotiplere göre daha az başarılı kılmıştır. Toleranslı genotipler ise fotosentez ve karbon metabolizmaları ile birlikte enerji ve solunum ile yağ asiti ve glikolipid metabolizmalarındaki protein ifadelerini benzer yönde düzenleyerek ve sinyal iletim yolağında yer alan 14-3-3 benzeri protein ifadesini artırarak kuraklık koşullarına dayanımda daha iyi performans sergiledikleri belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, it was aimed to investigate the responses of registered sunflower cultivars grown in our country with their wild hybrids and wild Helianthus agrophyllus, identified to be drought tolerant, at morphological, physiological, biochemical and molecular (proteomic) levels during drought and recovery. In the first stage, sunflower cultivars were exposed to two different drought treatments (moderate -7 days / severe-9 days) and then recovery (irrigation-5 days). In this stage, photosynthetic activities (chlorophyll a fluorescence measurements), membrane damage (ion leakage), photosynthetic pigment and water contents of the cultivars were measured. Drought-recovery factor indexes and damage-recovery potential indexes were calculated from photosynthetic performance indexes, and physiological and biochemical measurements, respectively. These calculations allowed classification of the genotypes to three tolerance levels: drought-tolerant (Şems, Sirena, Tarsan-1018), moderately tolerant (Duna, Hornet, Tunca) and sensitive (Bosfora, Coral, Kaan). In the second stage of the study, the drought responses of selected cultivars with the wild hybrids of the sunflower (Helianthus annuus x Helianthus agrophyllus and Helianthus annuus x Helianthus deserticola) subjected to drought stress for 9 days and then 5-days recovery were proved by using the morphological, photosynthetic, physiological and biochemical parameters. Genotypes were characterized according to their drought tolerances by calculating damage indexes and recovery potentials from the obtained data. The changes in phenotypic characters (plant height, number of leaves and fresh / dry weight) were determined in all genotypes due to the reduced water content under drought conditions. However, tolerant genotypes compared to sensitive genotypes, were able to conserve photosynthetic activities (absorption/trapping of excitation energy and utilize efficiently), pigment contents (chlorophyll/carotenoid) and enhance defense capacity [flavonoids, anthocyanins, glycine betaine, superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), peroxidase (POD) and aldose reductase (ALR)], thereby the level of H2O2 and stress-induced membrane damage (MDA) were kept low and were able to provide tolerance to stress. In the third stage, the alterations in the protein profiles of tolerant (Tarsan-1018) and sensitive (Tunca) cultivars and wild Helianthus agrophyllus were proved by proteomic analysis. 63 proteins were identified in genotypes with MALDI-TOF / TOF MS / MS mass spectrometry and MASCOT database, and the protein-protein interaction patterns were performed with STRING database. It has been determined that the identified proteins are involved in photosynthesis and carbohydrate, energy and respiration, defense, arginine, nucleotide, fatty acid and glycolipid, protein and signal metabolism and cell wall biogenesis. Different expression of proteins in metabolisms and the reductions in nucleotide and protein metabolisms, as well as protein involved in signal transduction of sensitive cultivar, made Tunca less successful in stress resistance compared to other genotypes. Tolerant genotypes were found to exhibit better performance in terms of photosynthesis and carbon metabolism, as well as protein expression in energy and respiration and fatty acid and glycolipid metabolisms in the same way, and increased the expression of 14-3- 3 like protein in signal transduction pathway increased resistance to drought conditions.
Benzer Tezler
- Çerezlik ayçiçeği (Helianthus annuus L.) genotiplerinde androgenesis ve haploid bitki elde edilmesi üzerine araştırmalar
Research on androgenesis and haploid plant production in confectionery sunflower (Helianthus annuus L.) genotypes
AHMET SAY
Doktora
Türkçe
2023
ZiraatErciyes ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARSLAN
- Ankara koşullarında yerli ve hibrit çerezlik ayçiçeği (Helianthus annuus L.) genotiplerinde farklı sıra üzeri aralığı ve azot dozlarının verim ve verim ögelerine etkisi
The effect of different intra-row spacing and nitrogen levels on yield and yield components of native and hybrid confectionery sunflower (Helianthus annuus L.) in Ankara conditions
SİBEL DAY
- Farklı ayçiçeği genotiplerinde crıspr/cas9 metodu kullanılarak oleik asit miktarı değiştirme çalışmaları
Studies on changing the amount of oleic acid using crispr/cas9 method in different sunflowergenotypes
BUSE NUR URAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyoteknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YELDA ÖZDEN ÇİFTÇİ
- Molecular evaluation of commercial hybrid sunflower (Helianthus annuus L.) germplasm for fertility restoration genes
Ticari hibrit ayçiçeği (Helianthus annuus L.) germplazmının fertilite restorasyon genleri için moleküler değerlendirilmesi
GÖKTUĞ SERBEZLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyomühendislikÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE KARAKAŞ METİN
- Trap ve SSR moleküler işaretçileri kullanarak ayçiçeği genotiplerinde genetik biyoçeşitliliğin belirlenmesi
Genetic diversity of sunflower genotypes using SSR and Trap molecular markers
HOSSEİN ZEİNALZADEH TABRİZİ
Doktora
Türkçe
2014
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAMİL HALİLOĞLU