Ceviz çeşitlerinin tuza tolerans durumlarının belirlenmesi ve cevizde tuz stresi ile ilgili genlerin RNA sekanslaması ile ortaya çıkarılması
Determination of salt tolerance levels of walnut cultivars and identification of genes responsible for salt stress in walnut by rnaseq analysis
- Tez No: 948057
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİH KAFKAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Ceviz, J. Regia, Tuz Stresi, RNA-Seq, Walnut, J. regia, Salt Stress, RNA-Seq
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Ceviz (Juglans regia L.), toprak ve sulama suyundaki tuzluluğa karşı yüksek düzeyde duyarlılık gösteren bir türdür. Bu çalışma, ceviz genotiplerinin tuz stresine karşı morfolojik, fizyolojik ve moleküler düzeydeki tepkilerini iki yıl boyunca (2021–2022) değerlendirmek amacıyla yürütülmüştür. İlk yıl, 21 genotip dört farklı NaCl konsantrasyonuna (75, 150, 225 ve 300 mM) maruz bırakılmıştır. Artan tuz konsantrasyonları bitkisel gelişim parametrelerinde genel bir azalmaya yol açmış; ancak bu azalmaların genotipe özgü farklılıklar taşıdığı belirlenmiştir. 'Serr' çeşidi, tüm uygulamalarda yüksek bitki boyu, yaprak sayısı, yaprak oransal su içeriği (RWC) ve kök kuru madde miktarı ile ön plana çıkarken; 'Sölez-1' çeşidi yüksek SPAD değeri ve %100 canlılık oranıyla dikkat çekmiştir. Buna karşın, 'Fernor' çeşidi, artan tuz düzeylerinde yüksek yaprak sıcaklığı, düşük SPAD ve RWC değerleri ve %41'e kadar gerileyen canlılık oranı ile en hassas genotip olarak tanımlanmıştır. Bu bulgular doğrultusunda, 'Serr', 'Sölez-1' ve 'Maraş-18' çeşitleri toleranslı; 'Fernor', 'Chandler' ve 'Hartley' ise duyarlı olarak sınıflandırılmıştır. İkinci yılda, bu altı çeşit 150 mM NaCl konsantrasyonu altında morfolojik, fizyolojik ve iyonik yönleriyle incelenmiştir. 'Serr' çeşidi, yüksek RWC, geniş yaprak alanı, daha az negatif ozmotik potansiyel, yüksek prolin düzeyi ve sınırlı Na⁺–Cl⁻ birikimi ile birlikte yüksek K⁺–Ca²⁺ düzeylerini koruyarak güçlü bir iyonik denge sağlamıştır. Buna karşın, 'Fernor' genotipi, iyon dengesizliği ve su ilişkilerindeki bozulma ile yüksek düzeyde stres duyarlılığı göstermiştir. Tuz stresine karşı genetik yanıtları ortaya koymak amacıyla, toleranslı 'Serr' ve hassas 'Fernor' ceviz çeşitleri kullanılarak RNA-Seq analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizler sonucunda toplam 14.153 yeni transkript tanımlanmış ve 150 mM NaCl uygulaması altında diferansiyel olarak ifade edilen 161 aday gen tespit edilmiştir. Gen Ontology (GO) sınıflandırması doğrultusunda bu genlerin iyon taşınımı, ozmotik denge, oksidatif stres yanıtı ve sinyal iletimi gibi önemli biyolojik süreçlerde görev aldığı belirlenmiştir. RNA-Seq bulgularının doğrulanması amacıyla biyolojik işlev açısından öne çıkan 12 aday gen seçilmiş, bu genlere yönelik 14 spesifik primer çifti tasarlanarak kantitatif gerçek zamanlı PCR (qPCR) analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan qPCR analizleri sonucunda, yedi genin ifade düzeyleri RNA-Seq verileri ile yüksek oranda uyum göstermiştir. Özellikle, prolin biyosentezinde görev alan LOC108990701 geninin tuz stresi altında anlamlı şekilde yukarı regüle olduğu ve bu durumun ozmotik adaptasyonda önemli rol oynadığı belirlenmiştir. Ayrıca, iyon taşınımı ve stomatal hareketlerin düzenlenmesinde görevli LOC108995962 geninin ifadesinde artış gözlenmiş ve bu genin iyonik dengeyi korumada etkili olduğu düşünülmüştür. Oksidatif stresle ilişkili LOC108990546 ile hücresel redoks homeostazında görev alan lipoksigenaz kodlayan LOC109012163 genleri de diferansiyel olarak ifade edilmiş ve bu genlerin qPCR ile doğrulanan ifadeleri, RNA-Seq sonuçlarıyla güçlü bir paralellik sergilemiştir. Sonuç olarak, bu çalışma cevizde tuzluluk stresine karşı gelişen çok düzeyli adaptif yanıtları ortaya koymakta ve moleküler ıslah çalışmalarında değerlendirilebilecek önemli aday genleri tanımlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Walnut (Juglans regia L.) is highly sensitive to salinity stress, posing a significant challenge for sustainable cultivation under increasing soil and water salinity. This study aimed to evaluate the morphological, physiological, and molecular responses of walnut genotypes to salt stress over two consecutive years (2021–2022). In the first year, 21 genotypes were subjected to four NaCl concentrations (75, 150, 225, and 300 mM). Morphophysiological assessments revealed significant reductions in growth parameters with increasing salinity, though genotypic variations were evident. The genotype 'Serr' maintained the highest plant height, leaf number, relative water content (RWC), and root dry weight across all salt treatments, while 'Sölez-1' showed the highest SPAD value, leaf number, and 100% survival rate. Conversely, 'Fernor' exhibited the most severe symptoms under salt stress, including elevated leaf temperature, decreased RWC and SPAD values, and a survival rate reduced to 41% under 300 mM NaCl. Based on these findings, 'Serr', 'Sölez-1', and 'Maraş-18' were classified as salt-tolerant, while 'Fernor', 'Chandler', and 'Hartley' were categorized as sensitive. In the second year, these six genotypes were further evaluated under 150 mM NaCl. 'Serr' maintained favorable physiological traits, including high RWC, broader leaf area, less negative osmotic potential, increased proline accumulation, limited Na⁺ and Cl⁻ accumulation, and elevated K⁺ and Ca²⁺ levels, indicating effective ion homeostasis. In contrast, 'Fernor' displayed disrupted water relations and ionic imbalance under stress. RNA-Seq analyses were performed using Serr (salt-tolerant) and Fernor (salt-sensitive) walnut genotypes to elucidate transcriptional responses under 150 mM NaCl-induced salt stress. A total of 14,153 novel transcripts were identified, and differential gene expression (DGE) analysis revealed 161 candidate genes potentially associated with salt stress response. Functional categorization of these genes through Gene Ontology (GO) enrichment analysis indicated significant enrichment in biological processes such as ion transport, osmotic adjustment, oxidative stress mitigation, and signal transduction pathways. To validate RNA-Seq results, 12 candidate genes were selected based on their putative functional relevance, and 14 specific primer pairs were designed for quantitative real-time PCR (qPCR) analysis. The qPCR validation confirmed consistent expression trends with RNA-Seq data for seven genes. Notably, LOC108990701, encoding Δ¹-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS), was significantly upregulated under salt stress and implicated in proline biosynthesis and osmotic adjustment. Similarly, LOC108995962, associated with transmembrane potassium transport and stomatal regulation, exhibited increased expression, suggesting its role in maintaining ionic balance. LOC108990546, a gene involved in oxidative stress response, and LOC109012163, encoding a lipoxygenase enzyme linked to cellular redox homeostasis, were also differentially expressed and demonstrated strong correlation between qPCR and transcriptomic data. In conclusion, this study provides a comprehensive understanding of the multilevel responses of walnut to salinity and identifies promising candidate genes for molecular breeding aimed at improving salt tolerance in walnut.
Benzer Tezler
- Ceviz çeşitlerinin derin öğrenme teknikleri kullanılarak sınıflandırılması
Classification of walnut varieties using deep learning techniques
BARIŞ ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAmasya ÜniversitesiTeknoloji ve İnovasyon Yönetimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KARA
- Ceviz çeşitlerinin antraknoz (Ophiognomonia leptostyla (Fr.) Sogonov) hastalığına reaksiyonlarının belirlenmesi
Determination of walnut varieties reaction against anthracnose (Ophiognomonia leptostyla (Fr.) Sogonov) disease
AMANMOHAMAD KOMAKI
- Ceviz çeşitlerinin sürgün ve yaprak görüntüleri kullanarak derin öğrenme yöntemiyle erken dönemlerde tespit edilmesi
Early detection of walnut cultivars by deep learning method using shoot and leaf images
ALİ ALTINALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KIYAS KAYAALP
- Ceviz çeşitlerinin derin öğrenme algoritmalarıyla sınıflandırılması
Classification of walnut varieties with deep learning algorithms
HALİL KILIF
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKAY ÇINAR
PROF. DR. NURETTİN DOĞAN
- Farklı ceviz çeşitlerinin yağ oksidasyonu üzerine depolama koşulları ve paketleme tekniğinin etkisi
Effect of storage conditions and packaging techniques on oil oxidation of different walnut varieties
AYSUN YURDUNUSEVEN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2021
Gıda MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN KARACA