Arabidopsis thaliana epigenetik mutantlarında tuz stresinin DAN metilasyonu üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of salt stress on DNA methylation in Arabidopsis thaliana epigenetic mutants
- Tez No: 657841
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NESLİHAN TURGUT KARA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Genetik, Biology, Biotechnology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Dünya nüfusunun giderek artması gıda ihtiyacını da arttırmaktadır. Ancak tarım alanlarının tahrip edilmesi ve iklimsel dalgalanmalar gibi nedenler bitkileri çeşitli biyotik ve abiyotik stres koşullarına maruz bırakır. Bu durum mahsul verimliliğini düşürmekte ve açlık tehdidinin artmasına sebep olmaktadır. Bitkilerin değişen çevre koşullarını tolere etmek için epigenetik düzenlemeler de dahil olmak üzere çeşitli moleküler mekanizmalar geliştirdiği bilinmektedir. Bitkilerin strese karşı dayanıklı hale getirilmesi ve bu dayanıklılığı nesiller boyu sürdürebilmelerini sağlamak için öncelikle moleküler mekanizmaların iyi anlaşılması gerekmektedir. Mahsul verimliliğini düşüren en büyük tehditlerden biri tuzluluk stresidir. NaCl uygulamasının Arabidopsis thaliana Col-0 bitkilerinde hipometilasyona neden olduğu ve DNA metilasyonu açısından tüm bitki ve kallus dokuları arasında dikkate değer farklılıklar olduğu bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, A. thaliana bitkisinin MET1 enziminin sentezlenmediği null mutantları olan met1-7 ve met1-3 in vitro koşullarda tuz stresine maruz bırakılmış ardından morfolojik değişimleri gözlenmiş ve genom düzeyinde metilasyon seviyeleri karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda mutantlara uygulanan tuz stresinin etkileri, bitkilerde DNA metilasyonunda görev aldıkları bilinen DRM2, Pol IV ve Pol V genlerinin anlatımlarının analizi ile test edilmiştir. Gen anlatım analizleri gerçek zamanlı PZR yöntemi ile yapılmış, bu yolla NaCl uygulamasının sebep olduğu hipometilasyonun MET1 geni ile ilişkisi anlaşılmaya çalışılmıştır. MET1 geninin homozigot mutantları ile elde edilen sonuçlar önceki veriler ile karşılaştırılarak bitkinin tuzluluk stresine verdiği cevapta metilasyonun rolü hakkında bilgi elde edilebilecektir. NaCl uygulamasının Col-0 bitkisine göre met1-7 ve met1-3 mutantlarını morfolojik olarak daha çok etkilediği görülmüştür. Bitkilerin yaprak sayısına, yaprak yüzey alanına ve kök uzunluklarına bakılarak tüm parametrelerde artan NaCl konsantrasyonunun negatif etkili olduğu belirlenmiştir. Bitkilerdeki morfolojik değişimlerin DNA metilasyonu, histon modifikasyonları, histon varyantları ve siRNA'lar aracılığı ile düzenleme gibi pek çok epigenetik düzenlemelere de bağlı olduğu bilinmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada tuz stresine maruz bırakılan Col-0, met1-7 ve met1-3 bitkilerinin genom düzeyindeki metilasyon seviyeleri ELISA tabanlı bir kit ile ölçülmüştür ve tuz stresinin mutantlarda daha yüksek oranda olmak üzere tüm gruplarda hipometilasyona sebep olduğu görülmüştür. NaCl uygulamasının epigenetik düzenlemelerde görev aldığı bilinen DRM2, Pol IV ve Pol V genlerinde yarattığı etki de gerçek zamanlı PZR yapılarak analiz edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, incelenen genlerin anlatımlarının mutant bitkilerde farklı oranlarda arttığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması ile NaCl uygulamasının MET1 enziminin sentezlenmediği mutantlar üzerindeki etkileri hakkında elde edilen morfolojik ve moleküler verilerin stres mekanizmalarının epigenetik temelini anlamamıza yardımcı olacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
The gradual increase in the world population increases the need for food. However, reasons such as the destruction of agricultural lands and climatic fluctuations expose crops to various biotic and abiotic stress conditions. This situation reduces crop productivity and causes an increase in the hunger threat. It is known that plants develop various molecular mechanisms, including epigenetic arrangements, to tolerate changing environmental conditions. In order to make plants resistant to stress and sustain this resistance for generations, firstly molecular mechanisms must be understood well. One of the biggest threats to crop yields is salinity stress. It is known that NaCl application causes hypomethylation in Arabidopsis thaliana Col-0 plants and there are considerable differences between plants and callus tissues in terms of DNA methylation. In this thesis study, the null mutants met1-7 and met1-3, in which the MET1 enzyme of A. thaliana plant was not synthesized, were exposed to salt stress in vitro, morphological changes were observed and methylation levels at the genome level were compared. At the same time, the effects of salt stress applied to mutants were tested by analysis of the expressions of DRM2, Pol IV and Pol V genes known to be involved play in DNA methylation in plants. Gene expression analyzes were made by real-time PCR method, and the relationship between the hypomethylation caused by NaCl application and the MET1 gene was tried to be understood. By comparing the results obtained with homozygous mutants of the MET1 gene with previous data, information about the role of methylation in the plant's response to salinity stress can be obtained. It was observed that NaCl application affected the met1-7 and met1-3 mutants morphologically more than the Col-0 plant. By looking at the number of leaves, leaf surface area and root length of the plants, it was determined that the increasing NaCl concentration has negative effect in all parameters. It is known that morphological changes in plants are also connected to many epigenetic regulations such as DNA methylation, histone modifications, histone variants, and regulation via siRNAs. Therefore, in this study, genome-level methylation levels of Col-0, met1-7 and met1-3 plants exposed to salt stress were measured with an ELISA-based kit, and salt stress was found to cause hypomethylation in all groups, with a higher rate in mutants. The effect of NaCl application on DRM2, Pol IV and Pol V genes, which are known to be involved in epigenetic regulations, was also analyzed by real-time PCR. As a result of the studies, it was determined that the expressions of the examined genes increased at different rates in mutant plants. In conclusion, with this thesis, it is thought that the morphological and molecular data obtained about the effects of NaCl application on mutants where MET1 enzyme is not synthesized will help us to understand the epigenetic basis of stress mechanisms.
Benzer Tezler
- Sıcaklık stresinin Arabidopsis thaliana tohumlarının yağ miktarı ve yağ asidi kompozisyonuna etkisinin epigenetik düzeyde incelenmesi
Investigation of the effects of heat stress on the oil content and fatty acid composition of Arabidopsis thaliana seeds at the epigenetic level
BÜŞRA KARADUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiKonya Gıda ve Tarım ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞLA SÖNMEZ
- Strigolakton biyosentezi ve DNA metilasyonu arasındaki ilişkinin incelenmesi
The investigation of interactions between strigolactone biosynthesis and DNA methylation
UĞUR SAPMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyolojiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL MELİH TAŞKIN
- Exploring the mechanisms of chromatin mobility in response to DNA damage
DNA hasarına bağlı olarak meydana gelen kromatin hareketlilik mekanizmalarının araştırılması
NúRİA ALEGRET BADIA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
ZiraatEge ÜniversitesiTohumluk Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. Eftal DÜZYAMAN
DR. KONSTANTİN KUTASHEV
- Regulation of strigolactone biosynthetic genes in arabidopsis thaliana under phosphate starvation
Fosfat açliği altinda arabidopsis thaliana'da strigolakton biyosentez genlerinin regülasyonu
HASAN KEMAL KARABUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL MELİH TAŞKIN
- Arabidopsis thaliana'da abiyotik stres koşullarında genomik DNA metilasyonu analizleri
Analysis of genomic DNA methylation on arabidopsis thaliana under the abiotic stress conditions
BURCU ARIKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Biyolojiİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN TURGUT KARA