Geri Dön

Mısır (Zea mays L.) bitkisinde dna metilasyonu ve heterosis ilişkileri üzerine bir araştırma

A study on the dna methylation and heterosis relations in maize (Zea mays L.)

PDF İndir

  1. Tez No: 536010
  2. Yazar: EMİNE UYGUR GÖÇER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KARACA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 108

Özet

DNA'da dizi değişimi olmaksızın gen anlatımı ve fonksiyonundaki kalıtsal değişimler epigenetik olarak tanımlanmaktadır. DNA metilasyonu, epigenetik düzenlemeler arasında en iyi ve yaygın olarak çalışılmış olan mekanizmadır. Bitkilerde en yaygın DNA metilasyonu sitozin bazında gerçekleştiği için metil sitozin beşinci baz olarak adlandırılmaktadır. Sitozin metilasyonu, organizmalarda bir çok epigenetik fonksiyonla ilgilidir. Epigenetik regülasyonun içsel ve dışsal biyo-savunma, heterosis, vernelizasyon, çiçeklenme ve plastisiti ile ilgili olduğu bilinmektedir. Bu doktora tez çalışmasının amaçları: (i) iki kendilenmiş mısır hattı (Zea mays L.) ve bu hatların melezlenmesiyle elde edilen hibridi arasında DNA sitozin metilasyon düzeylerinin araştırılması, (ii) 5-azasitidin (5-azaC) ve tuz (NaCl) uygulamalarıyla ebeveyn ve hibridin DNA sitozin seviyesindeki değişimleri karşılaştırılması, (iii) DNA sitozin metilasyonunun heterosis üzerine etkilerinin araştırılmasıdır. Bu çalışmada distile su, 150 mM NaCl ve 1.5 mM 5-azaC uygulamaları kullanılmıştır. Uygulamalar olgun mısır tohumları üzerine yapılmış ve analizler ise 6 günlük fidelerde gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ebeveyn hatlar olarak kendilenmiş hatlar [Mo17 (♀) ve B73 (♂)] kullanılmıştır. Heterosis çalışmaları için ayrıca bu ebeveynler melezlenmiş ve F1 hibriti [Mo17xB73] elde edilmiştir. Çalışmada bisülfit sekanslama (BiSeq) yöntemiyle 5 lokus, Gen Spesifik-Metilasyon Duyarlı Çoğaltım Polimorfizm (GS-MSAP) yöntemiyle tekli (unipleks), ikili (dupleks) ve çoklu (multipleks) olmak üzere 18 lokus, Metilasyon Duyarlı Kesilmiş Üniversal Uzunluk Polimorfizm (MS-CULP) yöntemiyle 16 lokus, ve Metilasyon Duyarlı Rastlantısal Çoğaltım Uzunluk Polimorfizm (MS-CRALP) yöntemiyle 4 lokus olmak üzere toplamda 36 lokus çalışılmıştır. Bu çalışmada BiSeq çalışmaları, çalışılan lokusların çoğunun, kendilenmiş mısır hatlarının olgun tohumları arasında hipo veya hiper-metilasyon göstermediğini açıkça ortaya koymuştur. BiSeq çalışmalarında kullanılan lokuslar arasındaki düşük metilasyon farklılıkların belirlenmiş olması nedeniyle, 6 günlük fidelerin BiSeq metodu kullanılarak araştırılmamıştır. Elde ettiğimiz sonuçlara dayanarak, BiSeq yöntemini kullanan daha ileri çalışmaların DNA sitozin metilasyonu ve heterosis arasındaki ilişkilerle ilgili daha fazla bilgi ortaya koyacağı görülmüştür. GS-MSAP yöntemi, tuz ve demetilasyon ajanı olan 5-azaC ile muamele edilmiş Mo17, B73 ve Mo17xB73 arasında metilasyon farklılıkları gösteren epialleller belirlemiştir. Çoklu GS-MSAP lokusları, DNA sitozin metilasyonu hakkında bazı değerli bilgiler ortaya koymuştur. Ayrıca, sonuçlarımız MS-CULP yöntemi kullanılarak çalışılan bazı lokuslarının Mo17, B73 ve Mo17xB73 arasında metilasyon farklılıkları sunduğunu göstermiştir. Öte yandan, MS-CRALP lokuslarının hiçbiri çalışılan bitki örnekleri arasındaki metilasyon farklarını ortaya koymamıştır. Heterosis, tarımda ve bitki ıslahında son derece önemli bir olgudur. Bu çalışmada Mo17 ve B73 hatlarının arasında melezlemeler yapılarak F1 melez bireyler oluşturmuştur. Melez bitkilerin yüz tohum ağırlığı, her iki ebeveynin de (% 38.18) çok üstünde olup heterosis göstermiştir. 5-azaC ve NaCl'nin etkileri, hibrit ve kendilenmiş ebeveyn hatları arasında farklılık göstermiştir. Sonuçta, hibrid bireylerde (heterosis durumunda) NaCl uygulamasının büyümeyi ve gelişmeyi olumlu yönde etkilediğini, 5-azaC uygulamasının ise heterosiste olumsuz etkilediğini ortaya koymuştur. Diğer yandan, bulgular 5-azaC uygulamasının heterosis üzerine NaCl uygulamasından daha fazla olumsuz etkisi olduğunu göstermiştir. Bu, heterosis üzerindeki DNA sitozin metilasyonunun bir göstergesi olarak kabul edilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada olgun tohumlarda ve NaCl ve 5-azaC ile muamele edilmiş 6 günlük fidelerde belirli seviyelerde DNA metilasyon farklılıkları olduğunu gözlemledik. Bu çalışma sırasında karşılaşılan bazı sınırlamalar nedeniyle, bu tezin bazı amaçları etkili bir şekilde yerine getirilememiştir. Özellikle mısır ebeveynlerinden birindeki genetik karışım, melezler ve fideler arasında ölçüm farklılıklarına neden olmuştur. Ayrıca, BiSeq yönteminde kullanılan lokusların sayısı çok düşüktür. Ebeveynler ile melez arasındaki farkları ve DNA sitozin metilasyonunun heterosis üzerine etkilerini ortaya çıkarmak için, birden fazla yöntem, birden fazla NaCl ve 5-azaC doz uygulamaları ve daha fazla lokus kullanılmalıdır. Daha iyi ve bilimsel sonuçların alınması için Bütün Genom Bisülfit Sekanslama (WGBS) yöntemi kullanılarak yapılması önerilmiştir. ANAHTAR KELİMLER: Heterosis, metilasyon, sitozin, tuz, 5-azaC

Özet (Çeviri)

Epigenetics is defined as heritable variations in gene expression and functions without the sequence variation in DNA. DNA methylation is the most studied DNA methylation mechanism among the epigenetic regulations. Due to very high occurrence of DNA methylation in cytosine bases, methyl cytosine is called as the fifth base in plants. Cytosine methylation is related with many epigenetic functions in organisms. It is known that epigenetic regulations related with internal and external factors and play important roles on heterosis, bio-defense, vernalization, flowering and phenotypic plasticity. Aims of this dissertation study were (i) investigation of DNA cytosine methylation levels among two maize inbred lines (Zea mays L.) along with their hybrid, (ii) comparison of DNA cytosine level alterations among parents and the hybrid treated with salt (NaCl) and 5-azacytidine (5-azaC), (iii) investigation of the effects of DNA cytosine methylation on heterosis. In this study, DNA cytosine methylation levels (in terms of hypo- and hyper-methylation compared to water control) of 6 day-old seedlings obtained from mature maize inbred lines [Mo17 (♀) and B73 (♂)] and their F1 hybrid [Mo17xB73] treated with 150 mM NaCl and 1.5 mM 5-azaC were determined. In the study, a total of 36 loci consisting of five loci using bisulfite sequencing (BiSeq), 18 loci using uniplex, duplex and multiplex Gene Specific-Methylation Sensetive Amplification Polymorphism (GS-MSAP), 16 loci using Methylation Sensitive Cleaved Universal Lenght Polymorphism (MS-CULP) and 4 loci using Methylation Sensitive Cleaved Random Amplified Lenght Polymorphism (MS-CRALP) were utilized. In the present study BiSeq studies clearly revealed that most of the loci studied did not show hypo- or hyper-methylation between mature seeds of inbreed maize parental lines. One locus produced allelic variation between parental lines. Due to low level of methylation differences among loci utilized in BiSeq studies, 6 day-old seedlings were not investigated using BiSeq method. Based on results we obtained, we beleived that further studies using BiSeq method would reveal much more information regarding the relationships between DNA cytosine methylation and heterosis. GS-MSAP method determined epialleles that showed methylation differences among Mo17, B73 and Mo17xB73 treated with salt and demethylating agent 5-azaC. Multiplexed GS-MSAP loci presented some valuable information on DNA cytosine methylation. Also our results indicated that some of loci stuided with MS-CULP method presented methylation differences among Mo17, B73 ve Mo17xB73. On the other hand, none of MS-CRALP loci revealed methylation differences among plant samples studied. Heterosis is an extremely important phenomenon in agriculture and plant breeding. In this study crosses between Mo17 and B73 inbreed lines created F1 hibrid (Mo17xB73) individuals. One hundered seed weight of hybrid individuals was much above (38.18%) the both parents, indicating heterosis. The effects of 5-azaC and NaCl differed between hybrid and parental inbred lines. Result revealed that NaCl administration on the in hybrid individuals affected growth and development positively while 5-azaC application affected negatively. On the other hand, findings indicated that the 5-azaC application had a greater negative effect on heterosis than NaCl administration. This was accepted as an indication of DNA cytosine methylation on heterosis. As a result, in the present study we observed that there were certain levels of DNA methylation differences in mature seeds and 6 day-old seedlings treated with NaCl and 5-azaC. Due to some limitations encountered during this study some objectives of this dissertation could not be effectively accomplished. Especially genetic mixture in one of the maize parents resulted in measurement differences among hybrids and among seedlings. Furthermore, the number of loci used in BiSeq method were very low. In order to reveal the methylation differences between parents and hybrid and the effects of DNA cytosine methylation on heterosis, more number of loci with several methods and different doses of NaCl and 5-azaC applications method should be used. Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS) method was suggested for better and more scientific results. KEYWORDS: Cytosine, heterosis, methylation, salt, 5-azaC

Benzer Tezler

  1. Tez No

    841628

    Tuz stresi altında indol bütürik asit uygulamasının mısır (Zea mays L.) bitkisinde epigenetik değişimlerinin moleküler yöntemlerle belirlenmesi

    Determination of epigenetic changes by molecular methods of indole buyric acid application under salt stress in corn (Zea mays L.)

    MUSTAFA HAŞİMOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyoteknolojiIğdır Üniversitesi

    Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ EREN

  2. Tez No

    392396

    Mısırda bor ve 24-epiBL etkilerinin araştırılması

    Investigation of the effects of boron and 24-epiBL in maize

    GİZEM ALDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyolojiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BETÜL BÜRÜN

  3. Tez No

    271440

    Mısır (Zea mays L.) bitkisinin büyümesini düzenleyen yeni bir genin tanımlanması

    Identification of the new growth regulatory gene in maize (Zea mays L.)

    FATMA AYDINOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    BiyolojiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FAİK AHMET AYAZ

  4. Tez No

    720912

    Gastronomik bir değer olan mısır (Zea mays L.)'ın stres altında mikrotübül hücre iskeleti davranışı

    Microtubule cytoskeletal behavior of maize (Zea mays L.) as a gastronomic value under stress.

    EMRE KÖSEOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyolojiİSTANBUL AYVANSARAY ÜNİVERSİTESİ

    Gastronomi ve Mutfak Sanatları Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM AYTÜRK

  5. Tez No

    77688

    Mısır (Zea mays l.) bitkisinde kendilenmiş hat elde edilmesi üzerinde araştırmalar

    Başlık çevirisi yok

    AHMET ÖZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    ZiraatGaziosmanpaşa Üniversitesi

    Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. M. EMİN TUĞAY

Geri Dön