Geri Dön

MECHANISM OF ENDOSPERM DEVELOPMENT IN TOMATO (Solanum lycopersicum)

Domateste endosperm gelişme mekanızması

  1. Tez No: 735251
  2. Yazar: RENCY TOMY PULICKAL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BİRSEN ÇAKIR AYDEMİR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Belirtilmemiş.
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ege Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Tohumluk Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Tohum yapısının ve çift döllenmenin evrimi, anjiyospermlerin olumsuz koşullarda dahi üremesine katkıda bulunmuştur ve diğer kara bitkileri üzerinde baskın hale gelmelerini sağlamıştır. Çift döllenme sırasında iki sperm hücresi annedeki karşılığını döller; bir sperm hücresi haploid yumurta hücresini ve diğeri merkezi hücreyi dölleyerek sırasıyla embriyo ve endosperm olarak adlandırılan iki ayrı yapının üretilmesine neden olur. Triploid endosperm, gelişmekte olan zigotu beslemek için besinlerle yüklenir. Çiçekli bitkilerde esas olarak, hücreselleşme modeline dayanan üç tip endosperm gelişimi tanımlanmıştır: nükleer, hücresel ve helobial. Hücresel ve nükleer gelişim, endospermin en yaygın modelleridir. Nükleer tip bu üç tip arasında en çok çalışılan gelişme modelidir. Nükleer tip endospermde, model organizma Arabidopsis thaliana üzerindeki çalışmalar, bitki hormonları olan oksin ve Brassinosteroidlerin (BR'lerin) endosperm oluşumunda önemli bir role sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, nükleer endosperm gelişiminin, epigenetik mekanizmalar tarafından kapsamlı bir şekilde düzenlenen bir süreç olduğu gözlemlenmiştir. Ancak hücresel endosperm gelişimi, genetik regülasyon ve farklı fitohormonların rolü de dahil olmak üzere ayrıntılı şekilde ele alınmamıştır. Çalışmada, hücresel tip endosperm gelişimine sahip olduğu için model organizma olarak domates (Solanum lycopersicum) kullanılmıştır. Moneymaker, Le Rote Murmel ve Micro-Tom olmak üzere üç domates çeşidi seçilmiştir. Tohum gelişiminin nicel ve nitel analizi için üç tür tohum temizleme yöntemi ve bunlarla uyumlu mikroskobik teknikler test edilmiştir. Bunlar; kloral hidrat temizlemeyi takiben Diferansiyel Girişim Kontrast ışık mikroskobu (DIC); Feulgen boyama ve ardından Multiphoton mikroskopisi; ve ClearSee Alpha temizleme ve sonrasında kalkoflor beyazı boyamadır. Domates tohumlarında GFP ifadesini gözlemlemek için konfokal mikroskopi de kullanılmıştır. Bu çalışma, farklı mikroskobik yaklaşımlar arasında, kloral hidrat temizlemenin ardından DIC,Feulgen boyamasını takiben Multiphoton mikroskopisi ve konfokal mikroskopinin domates tohumu görüntüleme için etkili yaklaşımlar olduğunu göstermektedir. Ayrıca ClearSee Alpha temizlemenin, diğer yöntemlere kıyasla domates tohumunda görüntülenme için yetersiz olduğu görülmüştür. Domates tohumu gelişimi sırasında, oksin ve BR fonksiyonunun incelenmesi için genetik ve farmakolojik olmak üzere iki farklı yaklaşım denenmiştir. Bunlar; hücresel endosperm gelişiminde, oksin ve BR'nin rolünü incelemek için hedef genlerin (SlPIN5 ve SlBZR1) CRISPR-Cas9 knockout ve ekzojen hormon uygulamalarını içermektedir. Hedef SlPIN5 ve SlBZR1'in CRISPR-Cas9 knockout'a yönelik gRNA'ların klonlanması başarılı olmuştur ve bu yapılar domates transformasyon aşamasındadır. Ekzojen hormon uygulamasıyla ilgili olarak, oksin uygulamasının, hücresel endosperm de dahil olmak üzere domateste döllenmeden bağımsız tohum gelişimini uyarmak için yeterli olduğu gözlemlenmiştir. Ancak BR uygulamaları domates tohum gelişimi üzerinde önemli bir etki göstermemiştir. Oksin ile muamele edilmiş ovüllerin kalitatif ve kantitatif analizleri, plaseboya kıyasla, döllenme olmadan ovül boyutunda artışı ve endosperm çekirdeklerinin varlığını göstermiştir. BR uygulamaları ise tohum boyutu veya döllenmeden bağımsız endosperm çekirdeklerinin varlığı üzerinde herhangi bir olumlu etki göstermemiştir. Bu nedenle, oksinin nükleer endosperm gelişimindeki rolüne benzer şekilde hücresel endosperm gelişimi üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğu ileri sürülmektedir. Bu çalışma ile domateste tohum gelişiminin daha ileri fonksiyonel çalışmaları için faydalı olacak birkaç protokol ve genetik metod oluşturulmuştur.

Özet (Çeviri)

The evolution of the seed habit and of double fertilization contributed to the reproductive success of the angiosperms, even in adverse conditions, and led them to become dominant over other land plants. During double fertilization two paternal sperm cells fertilize the maternal counterparts: one sperm cell fertilizes the haploid egg cell and the second one fertilizes the central cell, resulting in the production of two distinct structures called embryo and endosperm, respectively. The triploid endosperm is loaded with nutrients for nourishing the developing zygote. In angiosperms, so far mainly three types of endosperm development have been identified, which are based on its cellularization pattern, namely: nuclear, cellular, and helobial. Cellular and nuclear development are the most common patterns of endosperm, and the nuclear type is by far the most studied development pattern among these three types. Studies focused on the model organism Arabidopsis thaliana, which has a nuclear-type endosperm, showed that the plant hormones auxin and Brassinosteroids (BRs) have a significant role in endosperm formation. Along with this, nuclear endosperm development has been observed to be a process extensively regulated by epigenetically mechanisms. However, a detailed insight regarding cellular endosperm development, including its genetic regulation and the role of different phytohormones, is yet to be undertaken. In my experiments, I used tomato (Solanum lycopersicum) as my model organism since it has a cellular-type endosperm development. For my studies, I selected three tomato varieties: Moneymaker, Le Rote Murmel, and Micro-Tom. First, to allow the quantitative and qualitative analysis of seed development, I tested three types of seed clearing methods as well as their corresponding microscopic techniques. This included: chloral hydrate clearing followed by Differential Interference Contrast light microscopy (DIC); Feulgen staining followed by Multiphoton microscopy; and ClearSee Alpha clearing followed by calcofluor white staining. I further assessed the possibility of confocal microscopy for observing GFP expression in tomato seeds. My work shows that among the different microscopic approaches, chloral hydrate clearing followed by DIC, Feulgen staining followed by Multiphoton microscopy, and confocal microscopy are efficient approaches for tomato seed imaging. Finally, ClearSee Alpha clearing was inefficient for tomato seed imaging as compared to the other methods. For the study of auxin and BR function during tomato seed development, I used two different approaches: genetic and pharmacological. This included CRISPR-Cas9 knockout of target genes (SlPIN5 and SlBZR1) and exogeneous hormone applications to study the role of auxin and BR in cellular endosperm development in tomato. The cloning of gRNAs for CRISPR-Cas9 knockout of target SlPIN5 and SlBZR1 was successful and the constructs are currently in the tomato transformation stage. Regarding the exogenous hormone application, I have observed that the manipulation of auxin is sufficient to stimulate fertilization-independent seed development in tomato, including of its cellular endosperm. However, BR applications did not show any significant effects on tomato seed development. A qualitative and quantitative analysis of ovules treated with auxin showed an increase in ovule size as well as the presence of endosperm nuclei, even without fertilization, as compared to mock-treated samples. Whereas the BR treatments did not show any positive effect on the seed size or the presence of fertilization-independent endosperm nuclei. Thus, I propose that auxin has a positive effect on cellular endosperm development similarly to its role nuclear endosperm development.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    582477

    Önemli turunçgil anaçlarında nuseller embriyoni ve oluşum mekanizmasının araştırılması

    Nucellar embryony and formation mechanism in important citrus rootstock

    ŞENAY KARABIYIK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    ZiraatÇukurova Üniversitesi

    Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SİNAN ETİ

  2. Tez No

    991972

    Iron and quercetin interaction acts as a regulatory mechanism for seed germination

    Tohum çimlenmesinde demir ve quercetin etkileşiminin düzenleyici mekanizma görevi

    KUMBIRAI DEON MANDEBERE

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SEÇKİN EROĞLU

  3. Tez No

    518897

    Verteporfirin'in ilk hafta embriyolarında endodermal hücreler üzerindeki etkisi

    The effect of verteporfin of the endodermal development of the first week mouse embryos

    SELEN KUM ÖZŞENGEZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Histoloji ve EmbriyolojiAydın Adnan Menderes Üniversitesi

    Histoloji ve Embriyoloji Bilim Dalı

    PROF. DR. KEMAL ERGİN

  4. Tez No

    118270

    İnsan ve sıçan plasentasında feto-maternal glikoz taşınım mekanizmalarının araştırılması

    Investigation of feto-maternal glucose transport mechanisms in the human and rat placenta

    EMİN TÜRKAY KORGUN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    MorfolojiAkdeniz Üniversitesi

    Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. TOM HAHN

    PROF.DR. RAMAZAN DEMİR

  5. Tez No

    397770

    Bacillus subtilis GntR ailesine ait LutR transkripsiyon faktörünün doğrudan kontrolü altındaki genlerin CHIP ve EMSA yöntemleriyle belirlenmesi

    Determination of genes under the direct control of GntR-type transcriptional factor LutR in Bacillus subtilis PY79 by CHIP and EMSA methods

    MURAT KEMAL AVCI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. AYTEN KARATAŞ

Geri Dön