Genetic differentiation of European black poplar (Populus nigra L.) clones and populations with respect to some enzymes involved in biosynthesis of cellulose and lignin
Selüloz ve lignin biyosentezinde yer alan bazı enzimler bakımından Avrupa kara kavak (Populus nigra L.) klon ve populasyonlarının genetik farklılaşması
- Tez No: 621454
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKİ KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Botanik, Genetik, Biochemistry, Botany, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Avrupa kara kavağı (Populus nigra L.) ekolojik ve ekonomik olarak önemli ve hızlı büyüyen bir ağaçtır. Kuzey yarımküredeki yaygın dağılımı, vejetatif üreme ile çoğalabilmesi, hızlı büyüme oranı ve melezleşme kabiliyeti ve ayrıca biyokütle kaynağı olarak potansiyeli, Avrupa kara kavağını lignoselülozik biyokütle üretimi için mükemmel bir aday yapmaktadır. Bu çalışmada, selüloz ile ilişkili iki önemli enzim (SuSy ve UGPase) ve üç lignin yolağı ile ilişkili enzim (PAL, 4CL ve CAD) özgül aktiviteleri açısından P. nigra klonlarında değerlendirilmiştir. Selüloz ve lignin ile ilişkili enzim aktivitelerine ilaveten, klonların selüloz, lignin, glukoz içerikleri ve boy, çap ölçüleri, genetik varyasyon bileşenlerini ve bu karakterlerin kalıtımını ve aralarındaki ilişkiyi belirlemek için gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, gelecekteki ıslah çalışmalarında ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmak üzere, lignoselülozik potansiyeli olan klonlar belirlenmiştir. Çalışmada toplam, iki tekrardan alınan ve 4 ramet ile temsil edilen 285 klon (genotip) kullanılmıştır. Çalışmanın sonuçları, toplam varyasyonun büyük bir kısmının, %33,0 (UGPase'de) ve 64,1% (glukozda) aralığında değiştiğini ve klonal farklılıktan kaynaklandığını göstermiştir. Karakterler için 0,50 (UGPase'de) ve 0,80 (glukozda) aralığında değişen, orta dereceden yükseğe klonal kalıtım dereceleri tahmin edilmiştir. Tüm lignin ile ilişkili karakterler 0,53 (CAD) ve 0,61 (PAL) aralığında yer alan orta kalıtım dereceleri göstermiştir. İstenilen selüloz ve lignin özelliklerine sahip bazı klonlar belirlenmiştir. Bu klonlardan bir tanesi olan 62160 nolu klon, UGPase, SuSy, selüloz, boy ve çap açısından en yüksek olan 12 klon arasında yer alırken, PAL ve CAD aktiviteleri açısından ise en düşük değerlere sahip olan 12 klon arasında yer almıştır. Selüloz ile SuSY (rf=0.184) ve UGPase (rf=0.160) arasında ki fenotipik korelasyonlar düşük, fakat anlamlıdır. PAL, 4CL ve CAD enzimleri birbirleri ile pozitif korelasyon gösterirken, lignin içeriği ve bu enzimler arasında anlamlı bir ilişki tespit edilememiştir. Fenilpropanoid yolağında yer alan bu enzimler arasındaki pozitif korelasyon, yolaktaki substrat akışını açıkça gösterirken, lignin içeriği ve bu enzimler arasında ilişki tespit edilememiş olması, yolakta lignin depolanması yerine, lignin bileşiminde değişime neden olabilecek daha karmaşık bir düzenleme olabileceğini düşündürmektedir.
Özet (Çeviri)
The European black poplar, (Populus nigra L.) is ecologically and economically important fast-growing trees. Its wide distribution range in northern hemisphere, easy vegetative propagation, rapid growth rate and hybridization ability, and also its biomass source potential make European black poplar a perfect candidate for lignocellulosic biomass production. In this study, specific activities of two important cellulose related (SuSy and UGPase) and three lignin pathway related (PAL, 4CL, and CAD) enzymes, were evaluated in natural P. nigra clones. In addition to cellulose and lignin related enzyme activities, cellulose, lignin, and glucose contents, as well as height and diameter of clones were examined to explore genetic variance components, heritability of traits, and relationships between these traits. Also, clones with lignocellulosic potential were identified to be used for future breeding studies and industrial applications. As a total, 285 clones (genotypes) represented by 4 ramets and replicated twice are used for the study. The results of our study indicated that the great portion of total variation was due to clonal variation ranging from 33.0% (in UGPase) to 64.1% (in glucose). Moderate to high clonal heritabilities were estimated for traits ranging from 0.50 (in UGPase) to 0.80 (in glucose). All lignin related traits showed moderate heritabilities ranging from 0.53 (in CAD) to 0.61 (in PAL). Number of clones with desired cellulose and lignin properties were found. One of these clones, 62160 was among the highest 12 clones regarding UGPase, SuSy, cellulose, height, and diameter, but it was also among the lowest 12 clones with respect to PAL and CAD activities. Phenotypic correlations of cellulose content with SuSy (rp=0.184) and UGPase (rp=0.160) were low, but significant. Although PAL, 4CL, and CAD were positively correlated with each other, surprisingly there were no significant relationships detected between lignin content and these enzymes. The positive correlation among these phenylpropanoid pathway enzymes clearly demonstrated the flux of the substrate into the pathway, but no relationships between lignin content and them suggested that there might be more complicated regulations in the pathway which leads to change in lignin composition rather than lignin deposition
Benzer Tezler
- Genetic diversity pattern in Populus nigra populations of two major river systems in Turkey
Türkiye'deki iki temel nehir sistemindeki Populus nigra populasyonlarının genetik çeşitlilik yapısı
ASİYE ÇİFTÇİ
- Investigating the role of the Turkish straits system as a phylogeographical break in the mediterranean-black sea transition
Akdeniz-karadeniz geçişinde Türk boğazlar sistemi'nin filocoğrafik rolünün araştırılması
EVRİM KALKAN
Doktora
İngilizce
2013
Deniz BilimleriBoğaziçi ÜniversitesiDOÇ. DR. İBRAHİM RAŞİT BİLGİN
PROF. DR. FATMA MİRAY BEKBÖLET
- Türkiye'de yayılış gösteren Barbus spp. (Pisces:Cyprinidae) türlerinin coğrafik varyasyonlarının araştırılması
The investigation of geographic variations of Barbus spp. (Pisces:Cyprinidae) distributed in Turkey
MUSTAFA KORKMAZ
- Genetic identity of Anatolian Sheepherd Dog (ASD) population using microsatellites
Anadolu Çoban Köpeği popülasyonunun genetik özgünlüğünün mikrosatellitlerle araştırılması
EVREN KOBAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ TOGAN
- Genetic structure analysis of honeybee populations based on microsatellites
Balarısı toplumlarının genetik yapılarının mikrosatelitler kullanılarak incelenmesi
ÇAĞRI BODUR
Doktora
İngilizce
2005
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYKUT KENCE
