Arabidopsis thaliana'da kombine kuraklık ve azot açlığı ile ilişkili mikroRNAların transkriptomik analizleri
Transcriptomic analyzes of microRNAs associated with combined drought and nitrogen starvation in Arabidopsis thaliana
- Tez No: 934932
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR ÇAKIR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Kuraklık ve besin eksikliği gibi abiyotik stres faktörleri, bitki büyümesi ve tarımsal üretkenlik için önemli kısıtlamalardır. İklim değişikliğinin çevresel dalgalanmaları yoğunlaştırmasıyla birlikte, bitkiler giderek daha fazla stres faktörüne maruz kalıyor ve bu da hayatta kalmalarını ve verimlerini önemli ölçüde etkiliyor. Stres tepkilerini yöneten moleküler mekanizmaları anlamak, gelişmiş esnekliğe sahip mahsuller geliştirmek için çok önemlidir. Bu mekanizmalar arasında, mikroRNA'lar ve transkripsiyon faktörleri, gen ekspresyonunun düzenlenmesinde ve adaptif tepkilere aracılık edilmesinde çok önemli roller oynar. Bu çalışmada, Arabidopsis thaliana callus dokuları, miRNA'ların ve hedef genlerinin ekspresyon paternlerini araştırmak için Murashige ve Skoog kültür ortamı kullanılarak kombine kuraklık ve azot eksikliği stresine maruz bırakıldı. Dizileme sonuçları, birleşik koşullar için ortak olan 117 miRNA'yı ortaya çıkarmaktadir. Farlı şekilde ifade edilen bazı miRNA'lar, miR156j, miR157b, miR158b, miR166b'yi içermektedir. Bu miRNA'lar, uygulamalar arasında farklı gen anlatım modelleri sergiledi ve bu da kök gelişimi, hormon sinyalizasyonu ve transkripsiyonel düzenleme gibi stres adaptasyon mekanizmalarına dahil olduklarını düşündürdü. miR390, miR781, miR1543, miR829, miR8155, miR5643 ve miR403 gibi daha önce karakterize edilmiş birkaç miRNA da tespit edildi. Gen hedefi tanımlaması doğrulandı miR165 ve miR166, meristem başlangıcını ve vasküler gelişimi kontrol eden PHABULOSA, PHAVOLUTA, REVOLUTA ve CORONA'yı düzenler. RH39, çoklu stres koşulları altında metabolik yolakların etkileşiminde anahtar bir düzenleyici olarak tanımlanırken, miR319 tarafından hedeflenen TCP24'ün azot eksikliği durumunda ikincil hücre duvarı kalınlaşmasını modüle ettiği belirlenmiştir. Ek olarak, fosfat homeostazında yer alan UBC24, stres uygulamalar arasında farklı şekilde anlatım sergileyerek azot eksikliği tepkilerindeki düzenleyici rolünü vurguladı. Gen Ontolojisi analizi, stres adaptasyonunu yöneten karmaşık moleküler ağları yansıtan transkripsiyonel düzenleme, ATP'ye bağlı aktivite ve RNA helikaz fonksiyonlarında zenginleşmeyi vurguladı. Bu bulgular, birleşik streslere yanıt olarak miRNA aracılı düzenleyici mekanizmalar hakkında yeni bilgiler sağlayarak, genetik mühendisliğinin çevresel zorluklara karşı mahsul direncini artırması için potansiyel hedefler sunar.
Özet (Çeviri)
Abiotic stress factors such as drought and nutrient deficiency are major constraints to plant growth and agricultural productivity. With climate change intensifying environmental fluctuations, plants are increasingly subjected to multiple stress conditions, which significantly impact their survival and yield. Understanding the molecular mechanisms governing stress responses is essential for developing crops with enhanced resilience. Among these mechanisms, microRNAs and transcription factors play pivotal roles in regulating gene expression and mediating adaptive responses. In this study, Arabidopsis thaliana callus tissues were subjected to combined drought and nitrogen deficiency stress using Murashige and Skoog culture medium to investigate the expression patterns of miRNAs and their target genes. Sequencing results revealed 117 miRNAs common to the combined conditions. Some differentially expressed miRNAs, included miR156j, miR157b, miR158b, miR166b. These miRNAs exhibited distinct expression patterns across treatments, suggesting their involvement in stress adaptation mechanisms such as root development, hormone signaling, and transcriptional regulation. Several miRNAs that have been previously characterized were also detected, such as miR390, miR781, miR1543, miR829, miR8155, miR5643, and miR403. Gene target identification confirmed miR165 and miR166 regulate PHABULOSA, PHAVOLUTA, REVOLUTA, and CORONA, which control meristem initiation and vascular development. RH39 was identified as a key regulator in metabolic pathway crosstalk under multiple stress conditions, while TCP24, targeted by miR319, modulated secondary cell wall thickening under nitrogen deficiency. Additionally, UBC24, involved in phosphate homeostasis, exhibited differential expression across stress treatments, highlighting its regulatory role in nitrogen deficiency responses. Gene Ontology analysis highlighted enrichment in transcriptional regulation, ATP-dependent activity, and RNA helicase functions, reflecting the intricate molecular networks governing stress adaptation. These findings provide novel insights into miRNA-mediated regulatory mechanisms in response to combined stresses, offering potential targets for genetic engineering to enhance crop resilience against environmental challenges.
Benzer Tezler
- Arabidopsis thaliana'da azot açlığı ve kuraklık streslerinin mikroRNA anlatımları üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of nitrogen starvation and drought stresses on microRNA expressions in Arabidopsis thaliana
SEDA YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Biyolojiİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÇAKIR
- Arabidopsis thaliana tiyamin transformatının kalıtım analizi
Inheritence analysis of thiamine transformant of arabidopsis thaliana
HÜLYA SİPAHİ
- Arabidopsis thaliana'nın thi mutantlarında bakteriyel DNA ile transformasyon
Transformation of thi mutants of arabidopsis thaliana using bakterial DNA
ŞERİFE KOCABAŞ
- Bezelye'den (Pisum sativum) axi 1 (oksin bağımsızlık) geninin izole edilmesi ve karakterizasyonu
Isolation and characterization of axi 1 (auxin independent) gene from pisum sativum
YEŞİM YALÇIN MENDİ
- Konukçu-patojen ilişkilerinin dayanıklılık genleri yönünden incelenmesi
Investigation of resistance genes on host-pathogen interactions
CAHİT ÇAKIR