Tarım için verimli bazı toprak çeşitlerinin mikrobiyata genomlarının karşılaştırmalı analizleri
Comparative analysis of microbiota genomes of some productive soil varieties for agriculture
- Tez No: 920668
- Danışmanlar: PROF. DR. ERCAN ARICAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Genetik, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 103
Özet
Bu çalışmada, farklı tarımsal verimlilik seviyelerine sahip topraklardaki mikrobiyal toplulukların genetik çeşitliliği ve fonksiyonel potansiyeli biyoenformatik analizlerle değerlendirilmiştir. Verimli ve verimsiz topraklardan elde edilen mikrobiyota örnekleri literatür taraması sonucunda belirlenmiştir. Araştırma, hem tarımsal sürdürülebilirlik açısından önemli mikrobiyal fonksiyonların belirlenmesi hem de düşük verimliliğe sahip topraklarda iyileştirme stratejileri geliştirilmesi açısından katkı sunmayı amaçlamaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında, verimli ve verimsiz topraklarda bulunan mikrobiyal toplulukların alfa çeşitliliği değerlendirilmiştir. Bu analiz, her iki toprak türündeki mikrobiyal zenginlik ve tür çeşitliliğini belirlemek için gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, verimli toprakların mikrobiyal çeşitlilik açısından daha yüksek bir zenginlik gösterdiğini, bu durumun toprak sağlığı ve bitki gelişimi üzerinde olumlu etkiler yarattığını ortaya koymuştur. Buna karşın, verimsiz topraklarda düşük genetik çeşitlilik gözlemlenmiş ve bu durum, çevresel stres faktörlerine karşı adaptasyon yeteneğinin sınırlı olduğunu düşündürmektedir. Bu aşamada, verimli ve verimsiz topraklarda yer alan mikroorganizmaların fonksiyonel potansiyelleri karşılaştırılmıştır. Biyoenformatik analizler sonucunda: Verimli topraklarda karbon, azot ve fosfor metabolizması ile ilişkili genlerin daha yüksek oranda bulunduğu ve verimsiz topraklarda ise stres yanıtı ve direnç mekanizmaları ile ilgili genlerin ön planda olduğu tespit edilmiştir. Bu farklılık, verimli toprakların biyolojik süreçler açısından daha aktif olduğunu, verimsiz topraklarda ise stres toleransı ile ilişkili işlevlerin baskın hale geldiğini göstermektedir. Mikrobiyal topluluk yapılarının toprak tipine bağlı olarak nasıl farklılaştığını belirlemek amacıyla beta çeşitliliği analiz edilmiştir. Sonuçlar, verimli ve verimsiz topraklardaki mikrobiyota kompozisyonlarının istatistiksel olarak anlamlı şekilde farklılaştığını göstermiştir. Verimli topraklarda simbiyotik ve mutualistik mikroorganizmalar ağırlıkta iken, verimsiz topraklarda daha çok patojenik ve stres toleransına sahip türlerin baskın olduğu gözlemlenmiştir. Mikroorganizmalar tarafından gerçekleştirilen biyokimyasal yolların (pathway) belirlenmesi için yapılan analizler, her iki toprak türü arasındaki metabolik farklılıkları ortaya koymuştur. Verimli topraklarda enerji metabolizması, fotosentez, azot fiksasyonu ve karbon döngüsü ile ilgili yolların daha aktif olduğu Verimsiz topraklarda ise oksidatif stres, DNA onarımı ve ağır metal detoksifikasyonu ile ilgili yolların daha belirgin olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, çevresel stres faktörlerinin verimsiz toprak mikrobiyotası üzerinde belirleyici bir etkisi olduğunu ve bu tür topraklarda stresle başa çıkmak için daha fazla metabolik enerji harcandığını göstermektedir. Toprak mikrobiyotasının çevresel streslere adaptasyonunda rol oynayan genlerin analizi, verimli ve verimsiz topraklar arasındaki önemli farklılıkları ortaya koymuştur.Verimli topraklarda, strese toleranslı genlerin düşük seviyede ifade edilmesi, bu tür toprakların daha stabil bir çevre sağladığını işaret etmektedir. Verimsiz topraklarda ise stresle ilgili genlerin daha yüksek ifade seviyelerine sahip olduğu ve mikroorganizmaların düşük pH, besin kıtlığı ve ağır metal kirliliği gibi stres faktörlerine karşı direnç geliştirdiği tespit edilmiştir. Bu çalışma, verimli ve verimsiz topraklardaki mikrobiyal toplulukların genetik ve fonksiyonel özelliklerini karşılaştırarak, çevresel stres faktörlerinin mikrobiyal çeşitlilik ve işlev üzerindeki etkilerini ortaya koymaktadır. Elde edilen bulgular, tarımsal verimliliğin artırılması ve verimsiz toprakların rehabilitasyonu için mikrobiyal toplulukların hedeflenebileceği stratejilerin geliştirilmesine katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study evaluates the genetic diversity and functional potential of microbial communities in soils with varying levels of agricultural productivity through bioinformatics analyses. Microbiota samples from fertile and infertile soils were selected based on a literature review. The research aims to contribute to the identification of microbial functions critical for agricultural sustainability and the development of strategies to improve low-productivity soils. In the first phase of the study, the alpha diversity of microbial communities in both fertile and infertile soils was assessed. This analysis was conducted to determine microbial richness and species diversity in each soil type. The results revealed that fertile soils exhibited higher microbial diversity, positively influencing soil health and plant growth. In contrast, infertile soils showed lower genetic diversity, suggesting a limited capacity to adapt to environmental stress factors. At this stage, the functional potentials of microorganisms in fertile and infertile soils were compared. Bioinformatics analyses demonstrated that genes associated with carbon, nitrogen, and phosphorus metabolism were more prevalent in fertile soils, whereas genes related to stress response and resistance mechanisms were dominant in infertile soils. This difference indicates that fertile soils are more biologically active, while stress tolerance-related functions prevail in infertile soils. To determine how microbial community structures differ according to soil type, beta diversity was analyzed. The results showed statistically significant differences in microbiota compositions between fertile and infertile soils. Symbiotic and mutualistic microorganisms were more abundant in fertile soils, whereas pathogenic and stress-tolerant species dominated in infertile soils. Pathway analyses to identify biochemical processes performed by microorganisms revealed metabolic differences between the two soil types. Fertile soils exhibited more active pathways related to energy metabolism, photosynthesis, nitrogen fixation, and the carbon cycle. In infertile soils, pathways associated with oxidative stress, DNA repair, and heavy metal detoxification were more pronounced. These findings suggest that environmental stress factors have a significant impact on the microbiota of infertile soils, requiring more metabolic energy to cope with stress. The analysis of genes involved in the adaptation of soil microbiota to environmental stresses highlighted key differences between fertile and infertile soils. In fertile soils, stress-tolerant genes were expressed at lower levels, indicating a more stable environment. In infertile soils, stress-related genes were expressed at higher levels, reflecting microbial adaptation to stress factors such as low pH, nutrient scarcity, and heavy metal contamination. This study highlights the impact of environmental stress factors on microbial diversity and function by comparing the genetic and functional characteristics of microbial communities in fertile and infertile soils. The findings provide valuable insights for enhancing agricultural productivity and rehabilitating low-productivity soils.
Benzer Tezler
- Bor toksisitesine yanıt olarak bor toleranslı Triticum urartu genotipinin transkriptomik analizi
Transcriptomic analysis of the boron tolerant Triticum urartu genotype in response to boron toxicity
GÜL SEMA UYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
ZiraatSelçuk ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHD KAMRAN KHAN
- Trakya Bölgesi şaraplık üzüm üretim ekonomisi ve pazarlaması üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
NALAN YÜKSEL DELİCE
- Kыргызстанда өстүрүлгөн жүгөрү сортторун генетикалык модификацияланган организмдердин болуусуна карата изилдөө
Kırgızistan'da yetiştirilen mısır çeşitlerine genetiği değiştirilmiş organizmaların dahil edilmesi
ASEL CODARBEKOVA
Yüksek Lisans
Kırgızca
2025
BiyoteknolojiKırgızistan-Türkiye Manas ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADIRBAY ÇEKİROV
- Sürdürülebilir tarım için yulaf çeşitlerinin tane ve ot verimlerinin değerlendirilmesi, tane ve ot verimi üzerine etkili olan bazı özellikler ile morfolojik indekslerin belirlenmesi
Evaluation of grain and hay yields of coat cultivars for sustainable farming, determination of some yield components and morphological index effected on grain and hay yields
TUĞBA BAŞKONUŞ
Doktora
Türkçe
2023
ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEVRİCAN DOKUYUCU
- İkinci ürün silajlık mısır tarımında farklı toprak işleme yöntemlerinin mısır çeşitlerinin verim ve kalitelerine etkileri
The effect of different soil tillage systems on yield and qualities of corn species in second crop sillage corn production
MUSTAFA BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
ZiraatGaziosmanpaşa ÜniversitesiTarım Makineleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN ÖZGÖZ