Genetic and genomic architecture of salt tolerance in bread wheat
Ekmeklik buğdayda tuz toleransının genetik ve genomik mimarisi
- Tez No: 509185
- Danışmanlar: Prof. Dr. HİKMET BUDAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biyomühendislik, Genetik, Biology, Bioengineering, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
İklim değişikliğinin bir sonucu toprak tuzlanmasıdır; toprak tuzluluğu buğday verimini önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu nedenle, tuzlanmış 1 milyar hektar arazi için tuz toleranslı buğdayın geliştirilmesi mantıklı bir hedeftir. Buğdayda, bu özelliğe sağlayan önemli genlerin belirlendiğinde Markör Destekli Seleksiyon (MAS) yöntemiyle ıslah çalışmaları etkin olabilmektedir. Aksiyom Buğday Yetiştiricisinin Genotipleme Microçipi, tuz toleransı olarak farklı iki ebeveynlerden geliştirilen 154 buğday F2 hatlarını genotiplemek için kullanılmıştır. Bulgulardan 988 tek nükleotid polimorfizmi (SNP) marköründen oluşan yüksek yoğunluklu bir genetik bağlantı haritası oluşturulmuş, tuz toleransı ile ilgili ve tuz stresi altında mineral besin konsantrasyonu etkileyen 49 kantitatif özellik mevkii (QTL) haritalanmıştır. Kromozom 2A üzerinde yer alan iki Na+ dışlama (NAX) QTL, önceden raporlanmış önemli bir QTL'e (Nax1 veya HKT1;4) denk gelmiştir; bu arada 7A üzerinde haritalanmış iki önemli NAX QTL, %18.79 ile %11.23 oranında tuz toleransına katkıda bulunmuştur. K+, Ca2+ ve Mg2+ konsantrasyonlarını etkileyen önemli QTL içeren 13 QTL daha haritalanmış, oysaki tuz stresi koşullarında Bor, Bakır, Demir, Mangan, Fosfor, Kükürt ve Çinko konsantrasyonlarını etkileyen 27 yeni QTL belirlenmiştir. Bu QTL'lerin birkaçı, iki haritalama popülasyonunda doğrulandı Hatlarını ayrılan SNP markörleri, çeşitli iyon kanalları, transkripsiyon faktörleri (TF'ler), sinyal yolları, gen ve epigenetik faktörler, tolerans mekanizmaları, metabolik yollar, ve benzer fonksiyonlu 1257 gen üzerinde konumlandırılmıştır. In silico transkriptom analizi aracılığıyla, bu genlerin 258'inin gen ifadeleri tuzluluk altında etkilendiğini belirlenmiştir. Bunların dışında 74 genin ifade edilmesi hem tuzlu hem de normal koşullarında kritik olduğunu gösterilmiştir. Ayrıca sadece tuz stres koşullarında ifade edilmiş 156 genin 54'ü, tuzluluktan etkilenmiş transkriptom'a önemli benzerliğe sahip olmuştur. NAC, WRKY, MADS-box, AP2 içeren, MYB ve MYB'le ilişkili tanskriptom faktör (TF) aileleri üye olan 478 genin 181'in gen ifadeleri, transkriptom analizi aracılığıyla buğdayda tuz stres koşullarında etkilendiğini tespit edilmiştir. Bu çalışmada tanımlanan SNP'ler, QTL'ler, genler, transkriptler ve TF'ler, tuz toleransı için buğday yetiştiriciliğinde değerli bir kaynak olacaktır.
Özet (Çeviri)
Soil salinization is the consequence of climate change and soil salinity significantly reduces wheat yield. Therefore, development of salt tolerant wheat is a feasible option for 1 billion hectares of salt affected land and wheat breeding for this trait could be enhanced by marker assisted selection (MAS) and identification of major genes for salt tolerance. The Axiom Wheat Breeder's Genotyping Array was used to genotype 154 F2 wheat lines developed from parents with contrasting salt tolerance. A high-density genetic linkage map consisting of 988 single nucleotide polymorphisms (SNPs) markers was constructed and 49 quantitative trait loci (QTL) were mapped for salt tolerance related traits and mineral nutrients concentrations under salt stress. Two Na+ exclusion (NAX) QTLs located on chromosome 2A coincided with a major reported QTL (Nax1 or HKT1;4) while two major NAX QTLs mapped on 7A contributed 18.79 and 11.23 % to salt tolerance. Another 13 QTLs including major QTLs were mapped for K+, Ca+2 and Mg+2 concentrations while 27 novel QTLs were identified for tissue Boron, Copper, Iron, Manganese Phosphorus, Sulphur and Zinc concentrations under salinity. Several of these QTLs were validated in two mapping populations. The segregating markers were annotated/located on 1257 genes for various ion channels, transcription factors (TFs), signaling pathways, genetic and epigenetic factors, tolerance mechanisms, metabolic pathways etc. The in-silico transcriptomics analysis found 258 of these genes to be differentially expressed under salinity, another 74 genes were found to be vital for plants under both normal and saline conditions. Another 156 genes showed the expression only under salt stress while 54 of them had significant number of alignments with salt-expressed transcriptome. The transcriptomics analysis for 478 NAC, WRKY, MADS-box, AP2-containing, MYB and MYB-related TF families revealed that 181 TFs were differentially expressed under salinity in wheat. Taken together, the SNPs, QTLs, genes, transcripts and TFs identified in this study will be a valuable source for wheat breeding for salt tolerance.
Benzer Tezler
- Visualization based analysis of gene networks using high dimensional model representation
Yüksek boyutlu model gösterilim kullanılarak gen ağlarının görselleştirme tabanlı analizi
PINAR GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜHA TUNA
- Drosophila melanogaster'de parkin geni ile etkileşen ve lokomotor davranışı etkileyen genlerin genomik ilişkilendirme modeliyle saptanması
Determination of the genes underlying locomotor behavior and interacting with the parkin gene by using a genom wide association model of Drosophila melanogaster
DAMLA AYGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİ DENİZ ÖZSOY
- Prediction of protein subcellular localization using global protein sequence feature
Evrensel protein dizi özelliğinin kullanılarak protein hücresel sınıflandırılmasının tahmini
BURÇİN BOZKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN ATALAY
- A genome-wide association study to identify candidate genes associated with DAG score in a commercial sheep breeding population
Başlık çevirisi yok
ECEM HATİPOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
BiyomühendislikAberystwyth University / Prifysgol AberystwythYurtdışı Enstitü
- Parallel processing of large scale genomic data
Başlık çevirisi yok
MÜCAHİD KUTLU
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolThe Ohio State UniversityDR. GAGAN AGRAWAL