Geri Dön

Metabolomic analysis of Brachypodium distachyon in response to abiotic stress and seed priming application

Brachypodium distachyon'un abiyotik stres ve tohum ön uygulamasına yanıtlarının metabolomik analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 823481
  2. Yazar: EBRU YILMAZ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHAR SOĞUTMAZ ÖZDEMİR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoistatistik, Biyoteknoloji, Biostatistics, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 160

Özet

Çevresel stres faktörleri nedeniyle önemli ölçüde azalan ekilebilir tarım arazileri dünya genelinde önemli bir endişe haline gelmiştir. Çevresel stres faktörleri, özellikle tuzluluk ve kuraklık, bitkilerin büyüme evreleri üzerinde olumsuz etkileri olduğundan mahsul kalitesini ve verimini ciddi biçimde düşürmektedir. Bitkilerin stres karşısında verdikleri cevapları anlamak, stresle mücadelede yeni perspektifler kazandırabileceği gibi aynı zamanda bitki sistemlerindeki stres toleranslarının geliştirilmesinde de önemli katkılar sağlayabilir. Stresle mücadelede yeni bir yöntem olarak sunulan tohum ön uygulaması, çimlenme öncesi periyotta bitki hafızasını uyandırarak sinyal kanallarını ve metabolik cevapları hızlandırır. Böylece bitki stresle karşılaştığında, savunma mekanizmaları alarm fazına daha hızlı geçer. Brachypodium distachyon, çim türleri, potansiyel biyoyakıt bitkileri ve buğday, arpa ve pirinç gibi önemli tahıllar için eşiz uygunlukta monokot bir model sistemdir. Bu çalışmada, B. distachyon (Bd-21 hattı) tohumları kimyasal priming için potasyum nitrat (yüzde 2, yüzde 5, yüzde 10 KNO3) ve hidropriming için distile su ile muamele edilmiştir. Tohum ön uygulamasının kuraklık ve tuzluluk altında zamana bağlı (4 gün, 8 gün ve 12 gün) fizyolojik ve metabolit değişimler üzerine etkisi incelemek için vejetatif fazdaki bitkide, nispi su içeriği (RWC), nispi membran geçirgenliği (RWC) ve metabolit içerikleri (amino asit ve poliamin konsantrasyonları, Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi ile) değerlendirilmiştir. Kuraklık altında valin, fenilalanin, lizin, arginin, alanin, lösin ve glisin konsantrasyonları yükselirken, tuzluluk altında sadece valin tüm zaman noktalarında artış göstermiştir. Abiyotik stres cevaplarında, en anlamlı değişimler stresin 12. gününde, özellikle kuraklıkta görülmüştür. Herhangi bir priming uygulaması yapılmayan gruplarla karşılaştırıldığında, KNO3 priming gruplarının (yüzde 5 ve yüzde 10) daha yüksek lizin, glutamat, fenilalanin ve aspartik asit içeriği ile RWC seviyesine ve daha düşük RMP ve spermin seviyelerine sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca, KNO3 gruplarının prolin ve poliamin havuzlarında belirgin akümülasyon modelleri gözlenmiştir. KNO3 uygulamaları ve B. distachyon'un stres altındaki sinyal/tolerans cevapları arasında olası bir etkileşim görülmektedir. Bu çalışma kademeli metabolit değişikliklerini inceleyerek, tohum ön uygulamasının kuraklık ve tuz stresi altındaki bitki stres cevapları üzerindeki etkilerini ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

The arable land area dramatically decreased by environmental stress has become a major concern worldwide. Environmental stress factors, especially salinity and drought, significantly reduce crop quality and yield due to the negative impact on the developmental stages of plants. Understanding the responses of plants against stress can gain new key perspectives on the struggle with stress as well as contribute to the significant improvement on the stress tolerance of the plant system. Seed priming, introduced as a new method for coping with stress, accelerates metabolic responses by awakening the plant memory in the pre-germination period with signal imprints. Thus, when a plant encounter with stress, its defense mechanism passes into the alarm phase faster. Brachypodium distachyon is a uniquely suited monocot model system for grass species, potential biofuel plants, and crucial cereals such as wheat, rice, and barley. In this study, B. distachyon seeds (Bd-21 inbred line) were treated with different concentrations of potassium nitrate (2, 5, and 10 percent KNO3) as chemical priming and distilled water as hydropriming. To examine the effect of seed priming on physiological and metabolic changes of the plants under drought and salinity stress with a time-dependent manner (4 days, 8 days and 12 days) at their vegetative phase, plant height, RWC (relative water content), RMP (relative membrane permeability), and metabolite contents (amino acid and polyamine concentrations by High Performance Liquid Chromatography) were evaluated. Valine, phenylalanine, lysine, arginine, alanine, leucine, and glycine concentrations were increased under drought, while under salinity only valine was increased at all time points. In responses to abiotic stress, the most significant changes were observed at the 12th day of stress, in particular at drought. Compared with non-priming, KNO3 primed groups (5% and 10%) exhibited significantly higher RWC and contents of lysine, glutamate, phenylalanine and aspartic acid, and lower RMP and spermine accumulations. Furthermore, distinctly different accumulation patterns were observed in the proline and polyamine pools of the KNO3 groups showing a possible interaction between KNO3 applications and stress signaling/tolerance responses in B. distachyon under stress. This study highlights the effects of seed priming applications on plant stress responses under drought and salinity stress by investigating gradual metabolites changes.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    392851

    Targeted metabolomic analysis of central carbon metabolism on model plant Brachypodium distachyon to elucidate physiological response to drought stress

    Kuraklık stresine fizyolojik cevabın aydınlatılması için model bitki Brachypodium distachyon'da merkez karbon metabolizmasının hedefli metabolomik analizi

    ÖZGE TATLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    BiyolojiBahçeşehir Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BAHAR SOĞUTMAZ ÖZDEMİR

  2. Tez No

    309430

    Molecular analysis of glyphosate and osmotic stress responsive genes

    Glifosat ve ozmotik strese cevap veren genlerin moleküler analizi

    ÖZGE CEBECİ YALÇINKAYA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    BiyolojiSabancı Üniversitesi

    Biyoloji Bilimleri ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HİKMET BUDAK

  3. Tez No

    421256

    Proteome analysis of Brachypodium distachyon leaves under drought stress

    Kuraklık stresi altında Brachypodium distachyon yapraklarının proteom analizi

    ÖZGE TATLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Biyolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY

  4. Tez No

    762229

    Renal AA amiloidoz hastalığının karşılaştırmalı idrar proteomik ve metabolomik analizi ve klinopatolojik özellikler ile korelasyonu

    Comparative urine proteomics and metabolomic analysis of renal AA amyloidosis and correlation with clinopathologic scores

    DENİZ ARAL ÖZBEK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    NefrolojiHacettepe Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BÜLENT ALTUN

  5. Tez No

    884234

    Helıanthus annuus L. (ayçiçeği) arı poleninin bitkisel kökeni ve metabolomik analizler

    Botanical origin and metabolomic analysis of Helianthus annuus L. (sunflower) bee pollen

    NAZLICAN YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Biyolojiİstanbul Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF CAN GERÇEK

Geri Dön