Mısır (Zea mays L.) fidelerinde tiyoüre teşvikli tuz toleransının transkriptomik ve proteomik analizleri

Transcriptomic and proteomic analysis of thiourea-induced salt tolerance in maize (Zea mays L.) seedlings

PDF İndir

Tez No: 938168
Yazar: EMRE PEHLİVAN
Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA YILDIZ, DOÇ. DR. HAKAN TERZİ
Tez Türü: Doktora
Konular: Biyoloji, Biology
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 2025
Dil: Türkçe
Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
Sayfa Sayısı: 250

Özet

Tuz stresi, bitkisel üretimin önündeki en büyük kısıtlamaların başında gelmektedir. Bu araştırmada, mısırda (Zea mays L.) tuz stresine tolerans kazandırmak için tiyoüre (TÜ) kullanımının etki mekanizmasını ortaya koymak amacıyla fizyolojik, biyokimyasal, transkriptomik ve proteomik analizler gerçekleştirilmiştir. Mevcut araştırmada, mısır fideleri kontrol, TÜ (35 μM), NaCl (100 mM) ve TÜ+NaCl uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Tuz stresi mısır fidelerinin gövde taze ve kuru ağırlığında önemli bir azalmaya neden olmuş, ortama TÜ ilavesi gövde taze ve kuru ağırlığını önemli ölçüde artırmıştır. Tuz stresi mısır fidelerinin yapraklarında MDA içeriğini artırmış ve antioksidan enzimlerin ifade seviyelerini değiştirmiştir. TÜ+NaCl uygulamasında MDA içeriğinde azalmaya neden olmuş ve antioksidan enzim aktivitesini teşvik etmiştir. Tuz stresi yaprak prolin içeriğinde önemli bir artışa neden olmuş, ortama TÜ ilavesi ile yaprak prolin birikimini önemli düzeyde azaltmıştır. Transkriptomik ve proteomik analizler, bitki gelişim evrelerine veya farklı çevresel faktörlere bağlı olarak ifadesinde değişiklik gösteren genlerin ve proteinlerin belirlenmesini sağlamaktadır. NaCl'ün tek başına ve TÜ ile birlikte uygulandığı durumlarda, mısır yaprak dokusunda ifadesi artan ya da azalan yönde değişen çok sayıda gen ve protein saptanmıştır. RNA−seq analizi ile NaCl'e göre TÜ+NaCl uygulamalarına maruz kalan mısır fidelerinin yapraklarında çoğu strese yanıtın belirteçleri olan 49 genin ifade profillerinde değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. NaCl'e göre TÜ+NaCl uygulamasında, gen ontolojisi (GO) analizlerine göre DEG'lerin strese yanıt, sekonder metabolit biyosentezi, karbohidrat metabolizması, hücre duvarı sentezi ve hormon biyosentezi ile ilgili genler olduğu tespit edilmiştir. nLCMS/MS analizi ile kontrole göre NaCl ve NaCl'e göre TÜ+NaCl uygulamalarında 145 proteinin ifade seviyelerinde değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. GO analizlerine göre DEP'lerin fotosentez, taşıma sistemi, antioksidan sistem, protein metabolizması ve trikarboksilik asit döngüsü ve elektron taşıma sistemi ile ilgili proteinler olduğu tespit edilmiştir. İfadesinde değişiklik gösteren dokuz genin qPCR ile yapılan validasyon sonuçları, RNA−seq verileri ile korelasyon göstermiştir. TÜ uygulamasının tuz stresini hafifletmek için farklı sinyal ve efektör mekanizmalarını, mısırın erken fide gelişimi evresinde düzenlediği belirlenmiştir. Bu sonuçlar, bitkilerde TÜ'nün tuza tolerans kazanılması bakımından etkili bir biyodüzenleyici olarak kullanılma potansiyelinin olabileceğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Salt stress is one of the major constraints to crop production. In this study, physiological, biochemical, transcriptomic and proteomic analyses were carried out to reveal the mechanism of action of thiourea (TU) to induce salt stress tolerance in maize (Zea mays L.). In the present study, maize seedlings were exposed to control, TU (35 μM), NaCl (100 mM), and TU+NaCl treatments. Salt stress caused a significant decrease in stem fresh and dry weight of maize seedlings, while the addition of TU to the medium significantly increased stem fresh and dry weight. Salt stress increased MDA content and altered the expression levels of antioxidant enzymes in the leaves of maize seedlings. TU+NaCl treatment caused a decrease in MDA content and promoted antioxidant enzyme activity. Salt stress caused a significant increase in leaf proline content, and the addition of TU to the medium significantly reduced leaf proline accumulation. Transcriptomic and proteomic analyses allow the identification of genes and proteins whose expression changes depending on plant developmental stages or different environmental factors. Numerous genes and proteins whose expressions increased or decreased in maize leaf tissue when NaCl was applied alone or in combination with TU were identified. RNAseq analysis revealed changes in the expression profiles of 49 genes, most of which are markers of stress response, in the leaves of maize seedlings exposed to TU+NaCl treatments compared to NaCl. According to gene ontology (GO) analysis, DEGs were found to be genes related to stress response, secondary metabolite biosynthesis, carbohydrate metabolism, cell wall synthesis and hormone biosynthesis in TU+NaCl treatment compared to NaCl. nLCMS/MS analysis revealed that 145 proteins showed changes in their expression levels in NaCl and TU+NaCl treatments compared to control. According to GO analysis, DEPs were identified as proteins related to photosynthesis, transport system, antioxidant system, protein metabolism and tricarboxylic acid cycle and electron transport system. The results of qPCR validation of nine genes with altered expression correlated with RNAseq data. TU application was found to regulate different signaling and effector mechanisms to alleviate salt stress at the early seedling development stage of maize. These results suggest that TU may have the potential to be used as an effective bioregulator for the acquisition of salt tolerance in plants.

Benzer Tezler

Tez No
904845
Mısır (Zea mays L.) fidelerinde tiyoüre teşvikli kadmiyum toleransının biyokimyasal ve proteomik analizi
Biochemical and proteomic analysis of thioürea-induced cadmium tolerance in maize (Zea mays L.) seedlings
NURGÜL SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Biyoloji Afyon Kocatepe Üniversitesi
Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YILDIZ
DOÇ. DR. HAKAN TERZİ
Tez No
352544
Mısır ( Zea mays L.) fidelerinde kadmiyum ve bakır'ın yol açtığı fizyolojik ve biyokimyasal değişiklikler üzerine salisilik asit uygulamasının etkileri
The effects of salicylic acid application on the physiologic and biochemical variations induced by cadmium and copper in corn (Zea mays L.) seedling
TUĞBA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyoloji Fırat Üniversitesi
Biyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SONGÜL GÜLENGÜL
Tez No
876333
Mısır (Zea mays L.) fidelerinde sistein teşvikli kadmiyum toleransının transkriptomik analizleri
Transcriptomic analysis of the cysteine-induced cadmium tolerance in maize (Zea mays L.) seedlings
YELİZ OPAK ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Biyoloji Afyon Kocatepe Üniversitesi
Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YILDIZ
DOÇ. DR. HAKAN TERZİ
Tez No
275335
Kadmiyum ve çinko etkileşimlerinin mısır (Zea mays L.) fidelerinde büyüme parametreleri ile katalaz ve askorbat peroksidaz aktiviteleri üzerine etkisi
Effects of cadmium and zinc interactions on growth parameters and activities of ascorbate peroxidase and catalase on maize (Zea mays L.)
ELİF TELKIRAN DİKKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Biyoloji Mustafa Kemal Üniversitesi
Biyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURAY ERGÜN
Tez No
470879
Mısır (Zea mays L.) bitkisinde civa toksisitesinin yatıştırılmasında nitrik oksitin (NO) koruyucu rolünün fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler yaklaşımlarla araştırılması
Investigation of protective role of nitric oxide (NO) in the mitigation of mercury toxicity in maize (Zea mays L.) by physiological, biochemical and molecular approaches
AYKUT KARAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Botanik Atatürk Üniversitesi
Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖKKEŞ ATICI

Geri Dön