Diversity in wheat morphology and physiology under salt stress and its bioinformatic background
Tuz stresi altındaki buğdayda morfolojik ve fizyolojik farklılıklar ve biyoinformatik ardalanı
- Tez No: 946468
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNCE ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 199
Özet
Salinity stress is an important abiotic factor limiting wheat production, especially in arid and semi-arid regions, due to improper irrigation, climate change, global warming, and soil salinity. This study was conducted to evaluate the effects of different levels of salt stress on morphological, physiological, and molecular responses in local wheat cultivars. Within the scope of the study, germination percentage, root length (cm), number of roots (number), coleoptile length (cm), wet and dry seedling weight (g), relative water content (%), chlorophyll content (mg/g), soluble sugars (mg/g), proteins (mg/g), amino acid content (mg/g), proline accumulation and expression levels of SOS1, RAS1, TAS14 genes were analyzed and salinity tolerance was examined. The results revealed significant genetic differences in salinity tolerance among the tested wheat genotypes. Morphological evaluations revealed that genotypes LW5, LW6 and LW7 were the most resistant cultivars and showed superior tolerance to increasing salt levels with high germination rates, robust root and coleoptile development, while physiological analyses revealed that these resistant genotypes exhibited higher chlorophyll conservation, higher accumulation of soluble sugars and proline and improved osmotic adjustment mechanisms. At the molecular level, SOS1 was identified as the master regulator of ion homeostasis, RAS1 was involved in ABA-mediated stress signaling, and TAS14 was associated with osmotic stress tolerance. Phylogenetic and protein domain analyses confirmed the genetic diversity among these genotypes, highlighting the functional importance of these genes in salt stress adaptation. These findings suggest the necessity of combining molecular and traditional (classical) breeding strategies to develop high-yielding and salt-tolerant wheat varieties. The results obtained should be supported by field trials to validate the laboratory findings under agronomic conditions, accounting for variables such as environmental factors. Furthermore, future research should focus on the identification of additional stress-related genes and the use of transcriptomic and proteomic approaches to better understand the genetic mechanisms of salinity tolerance. KEYWORDS: Wheat, Salinity Stress, Morphology, Physiology, Molecular Analysis, Salt Tolerance, Abiotic Stress, Genetic Variation, Sustainable Agriculture
Özet (Çeviri)
Tuzluluk stresi, özellikle kurak ve yarı kurak bölgelerde, yanlış sulama, iklim değişikliği, küresel ısınma, toprak tuzluluğu gibi nedenlerle buğday üretimini sınırlayan önemli bir abiyotik (cansız) faktördür. Bu çalışma, farklı düzeylerdeki tuz stresinin, yerel buğday çeşitlerinde morfolojik, fizyolojik ve moleküler tepkilere etkilerini değerlendirmek için yapılmıştır. Araştırma kapsamında çimlenme yüzdesi, kök uzunluğu (cm), kök sayısı (adet), koleoptil uzunluğu (cm), yaş ve kuru fide ağırlığı (g), relatif su içeriği (%), klorofil içeriği (mg/g), çözünür şekerler (mg/g), proteinler (mg/g), amino asit içeriği (mg/g), prolin birikimi ve SOS1, RAS1, TAS14 genlerinin ekspresyon düzeyleri analiz edilerek tuzluluk toleransı incelenmiştir. Sonuçlar, test edilen buğday genotiplerinde tuzluluk toleransında önemli genetik farklılıklar olduğunu ortaya koymuştur. Morfolojik değerlendirmelerde, LW5, LW6 ve LW7 genotipleri en dayanıklı çeşitler olarak belirlenmiş olup, yüksek çimlenme oranları, sağlam kök ve koleoptil gelişimleri ile artan tuz düzeylerine karşı üstün dayanıklılık göstermiş; fizyolojik analizler ise dayanıklı bu genotiplerin daha yüksek klorofil korunumu, daha çok çözünür şeker ile prolin birikimi ve gelişmiş ozmotik uyum mekanizmaları sergilediklerini ortaya koymuştur. Moleküler düzeyde, SOS1 iyon homeostazisinin ana düzenleyicisi olarak belirlenirken, RAS1 ABA aracılı stres sinyallemesinde rol almış ve TAS14 ozmotik stres toleransı ile ilişkilendirilmiştir. Filogenetik ve protein domain analizleri, bu genotipler arasındaki genetik çeşitliliği doğrulayarak, bu genlerin tuz stresine adaptasyondaki işlevsel önemini vurgulamıştır. Bu bulgular, yüksek verimli ve tuza dayanıklı buğday çeşitleri geliştirmede moleküler ve geleneksel (klasik) ıslah stratejilerinin birleştirilmesinin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Elde edilen sonuçlar, çevresel faktörler gibi değişkenleri de göz önünde bulundurmak için laboratuvar sonuçlarının tarımsal koşullarda doğrulanması amacıyla alan denemeleri ile desteklenmelidir. Ayrıca, gelecekteki araştırmalar, tuzluluğa karşı toleransın genetik mekanizmalarını daha iyi anlamak için ek stresle ilişkili genlerin belirlenmesine ve transkriptomik ile proteomik yaklaşımların kullanılmasına odaklanmalıdır. ANAHTAR KELİMELER: Buğday, Tuzluluk Stresi, Morfoloji, Fizyoloji, Moleküler Analiz, Tuz Toleransı, Genetik Çeşitlilik, Sürdürülebilir Tarım
Benzer Tezler
- Determination of Fusarium species associated with crown rot of wheat in Turkey and assessment of resistance status of some wheat genotypes to Fusarium culmorum
Türkiye'de buğdayda kök boğazı çürüklüğü ile ilişkili Fusarium türlerinin tespiti ve bazı buğday genotiplerinin Fusarium culmorum'a dayanıklılık durumlarının belirlenmesi
ELFINESH SHIKUR GEBREMARIAM
- Iğdır ilinde depolanmış gıdalardaki akar (Acari) türleri üzerine morfolojik ve sistematik araştırmalar
Morphological and systematic investigations on mite (Acari) species detected in stored food in Iğdır province
SEREN DOĞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
ZiraatIğdır ÜniversitesiTarım Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NESLİHAN GÜLTEKİN
- Isolation and characterization of Bacillus thuringiensis strains from different grain habitats
Farklı tahıl ortamlarından Bacillus thuringiensis izolasyonu ve karakterizasyonu
ÖZGÜR APAYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Biyomühendislikİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. HATİCE GÜNEŞ
- Mekân organizasyonunda form çeşitliliği üzerine parametrik bir yaklaşım
A parametric approach on form diversity in space organization
MERVE ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN KÜRKÇÜOĞLU
- Sinema ve mimarlık ilişkisinin Fellini filmleri üzerinden değerlendirilmesi: Tatlı Hayat (La Dolce Vita) (1960) filmi örneği
The relationship of cinema and architecture in Fellini films: An evaluation on the movie La Dolce Vita (1960)
CEREN YILDIRIM YARGICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYGÜL AĞIR