Geri Dön

Optimization of conventional and CRISPR-dcas9-based overexpression systems against root-knot nematodes in tomato

Domateste kök-ur nematodlarına karşı geleneksel ve CRISPR-dcas9 tabanlı aşırı ifade sistemleri optı̇mı̇zasyonu

  1. Tez No: 855306
  2. Yazar: KARAM MOSTAFA SHAHAT ALI
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSA KAVAS
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 171

Özet

Bitki paraziti nematodlar (PPN'ler) dünya çapında çeşitli bitkiler ve mahsuller için önemli bir ekonomik zorluk teşkil etmektedir. Bitkiler, nematod üremesini engellemede ve M. incognita'nın verdiği zararı en aza indirmede kritik öneme sahip olan, topluca bitki kök eksüdası olarak adlandırılan, suda çözünen ve uçucu organik bileşiklerin (VOC) çeşitli bir kombinasyonunu toprağa salmaktadır. Çalışmamız, köke özgü promotörler (SIRPL11) altında geleneksel aşırı ekspresyon ve CRISPR-ACT3.0 teknolojisini kullanarak Domates bitkisinin köklerinde palmitik asit ve türevlerinin sentezlenmesinden sorumlu çoklu endojen genlerin (FATA, FATB1, FATB2 ve FATB3) ekspresyonunu artırmaya odaklanmaktadır. Geleneksel aşırı ekspresyon yaklaşımında, yabani tipe kıyasla gen ifadesinin ve palmitik asit içeriğinin yukarı regülasyonu gözlenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada değerlendirilen hatlar arasında M. incognita'nın üreme indeksindeki (% RI) azalma % 6,5 ila % 71,4 arasında değişmiştir. Geleneksel aşırı ekspresyonun dezavantajı nedeniyle CRISPR-Act3.0 da kullandık. Genlerin aktivasyon etkinliğini sağlamak için, bu durumda her bir genin promotör bölgesini hedeflemek üzere iki tek kılavuz RNA (sgRNA) kullanılmıştır. Bundan sonra, daha kapsamlı bir gen aktivasyon yaklaşımı için çoklu sgRNA kaseti tek bir vektörde birleştirilir. CRISPR-Act3.0 vektörlerinin aktivasyon etkinliğini ve hızlı değerlendirmesini belirlemek için, in vitro Agrobacterium rhizogenes aracılı saçak kök transformasyonu (HRT) Domates'te optimize edilmiştir. A. rhizogenes suşu, birlikte yetiştirme süresi, Domates genotipi ve eksplant tipi dahil olmak üzere farklı parametreler değerlendirilmiştir. Genlerimizin en yüksek transformasyonu, 10 günlük hipokotil ve kotiledon cv. Bobcat'in 3 ve 4 gün boyunca aşılanmış hipokotil ve kotiledonlarında gözlenmiştir. İki hafta sonra, köklerin hipokotilden büyümeye başladığını fark ettik, oysa 4 haftadan daha uzun bir süre sonra kotiledonlardan tüylü kökler gözlemledik. CRISPR-Act3.0 sisteminin genlerimizi aktive etmedeki etkinliği yaklaşık 2,5 ila 18 kat arasındaydı. Bulgularımız, CRISPR-Act3.0 sistemlerinin multipleks gen aktivasyonunu sağlamadaki etkinliğine dair kanıtlar sunmakta ve böylece ekonomik açıdan önemli olan bu türde transkripsiyonel aktivasyonun uygulanabilirliğini artırmaktadır.

Özet (Çeviri)

Plant-parasitic nematodes (PPNs) pose a considerable economic challenge for various plants and crops worldwide. Plants release a diverse combination of water-soluble and volatile organic compounds (VOCs) into the soil, collectively referred to as plant root exudate, which is critical in inhibiting nematode reproduction and minimizing the damage inflicted by M. incognita. Our study focuses on increasing the expression of multiple endogenous genes (FATA, FATB1, FATB2, and FATB3) responsible for synthesizing palmitic acid and its derivatives in the roots of the Tomato plant by using traditional over-expression and CRISPR-ACT3.0 technology under root-specific promoters (SIRPL11). In the traditional overexpression approach, the upregulation of gene expression and palmitic acid content was observed compared to the wild type. As a result, the reduction in the reproduction index (RI%) of M. incognita across the evaluated lines in this study varied from 6.5% to 71.4%. Because of the disadvantage of traditional over-expression we have used CRISPR-Act3.0 also. To ensure the activation efficiency of the genes, two single guide RNAs (sgRNAs), in this case, are employed to target the promoter region of each gene. After that assembling the multi-sgRNA cassette into one vector for a more comprehensive gene activation approach. For determining the activation efficiency and rapid assessment of CRISPR-Act3.0 vectors, in vitro Agrobacterium rhizogenes-mediated hairy root transformation (HRT) was optimized in Tomato. Different parameters were evaluated, including A. rhizogenes strain, co-cultivation period, Tomato genotype, and explant type. The highest transformation of our genes was observed on 10-d-old hypocotyl and cotyledon of cv. Bobcat inoculated for 3 and 4 days. After two weeks, we noticed that the roots started to grow from the hypocotyl, whereas we observed hairy roots from cotyledons after more than 4 weeks. The effectiveness of the CRISPR-Act3.0 system in activating our genes was about 2.5- to 18-fold. Our findings provide evidence for the efficacy of CRISPR-Act3.0 systems in enabling multiplex gene activation, thereby enhancing the feasibility of implementing transcriptional activation in this economically significant species.

Benzer Tezler

  1. Terapötik monoklonal antikor üretiminin optimizasyonu ve veriminin arttırılması

    Optimization and increasing efficiency of production of therapeutic monoclonal antibodies

    BURCU NUR AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Biyomühendislikİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARİF KAYGUSUZ

    PROF. DR. MEHMET ZİYA DOYMAZ

  2. Engineering of probiotic Saccharomyces boulardii as a host for living therapeutic applications

    Probiyotik Saccharomyces boulardii'nin yaşayan terapötik uygulamalarında konak olarak kullanılmak üzere geliştirilmesi

    ORHAN NEDİM KURT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER

  3. Bulanık çok modlu kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemlerinin çözümü için matematiksel bir model

    A mathematical model for the solution of the fuzzy multi mode resource-constrained project scheduling problems

    ÖMER ATLI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHava Harp Okulu Komutanlığı

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN

  4. Radyo frekansı kurutma yöntemi ile elma cipsi üretimi

    Production of apple chips by radio frequency drying method

    BETÜL YAPICI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Gıda MühendisliğiMersin Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNÇ KORAY PALAZOĞLU