Domateste su kullanım etkinliğinin CRISPR/Cas9 yöntemi ile artırılması
Improving the water use efficiency of tomato crops using CRISPR/Cas method
- Tez No: 954796
- Danışmanlar: PROF. DR. NEDİM MUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Genetik, Ziraat, Biotechnology, Genetics, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Domates (Solanum lycopersicum), dünya çapında önemli bir sebzedir. Ancak, giderek artan sıcak ve kurak koşullar altında sığ kök sistemi ve yüksek terleme ihtiyacı nedeniyle, su stresine karşı oldukça hassastır. Tarımsal sulamanın Türkiye'nin su rezervlerine önemli yük getirdiğinin bilinmesi, domates gibi tarımsal ürünlerin su kullanım verimliliğini (WUE) artırmak, verim istikrarını ve su kaynaklarının korunmasını sağlamak amacıyla bitki ıslah stratejilerinde bir zorunluluk haline gelmiştir. Bu çalışmada, CRISPR/Cas9 gen düzenleme sistemi, absisik asit (ABA) düzenlemesinden bağımsız olarak reaktif oksijen türleri (ROS) sinyal yolakları aracılığıyla stoma kapanmasının düzenlenmesinde rol oynadığı düşünülen Rho benzeri bir GTPaz olan domates SlROP9 genini hedeflemek için kullanılmıştır. SlROP9'un ekson 4'ünü hedeflemek için yüksek spesifikliğe sahip bir kılavuz RNA (gRNA) tasarlanmış ve ikili vektör pco-Cas9'a klonlanmıştır. Yapı, Agrobacterium tumefaciens suşu EHA105'e başarıyla aktarılmış ve Agrobacterium aracılı transformasyon yoluyla domatese aktarılmıştır. Çalışmada kullanılan 267 domates genotipi düşük rejenerasyon verimliliği ve glufosinat seleksiyonuna aşırı duyarlılık sergilese de, seçim koşulları optimize edilerek transgenik hatlar elde edilmiştir. PCR ve Sanger dizileme, dört farklı T₀ bitkisinde CRISPR kaynaklı mutasyonların varlığını doğrulamış, ve indel analizi, SlROP9 kodlama dizisini bozan hem biallelik hem de kimerik mutasyonların varlığını ortaya çıkarmıştır. T0 bitkilerinden olgunlaşmamış meyvelerin embriyo kültürü yoluyla elde edilen T₁ bitkileri ve olgun meyvelerden elde edilen T₁ tohumları başarıyla çoğaltılmıştır. T1 generasyonunda yapılacak mutasyon analizleri sonucu homozgigot mutant bitkiler belirlenecek ve tohumları çoğaltılacaktır. Bu bitkilerden, Çalışma, SlROP9'da başarılı hedefli mutagenezin kanıtını sunarak, kuraklığa dayanıklılığı ve WUE'si iyileştirilmiş domates hatlarının geliştirilmesi için zemin hazırlamaktadır. SlROP9 mutasyonunun su kullanım verimliliği, kuraklığa dayanıklılık ve genel verimlilik üzerindeki işlevsel etkisini doğrulamak için daha fazla fizyolojik karakterizasyon, çok nesilli ve tekerrürlü saha denemeleri ve su kullanım parametreleri önerilmektedir. ANAHTAR KELİMELER: Agrobacterium transformasyon, CRISPR/Cas9, Domates, Gen düzenleme, Kuraklık stresi, SlROP9, Stoma düzenleme, Su kullanım etkinliği
Özet (Çeviri)
Tomato (Solanum lycopersicum) is a globally significant horticultural crop, yet its shallow root system and high transpirational demand render it highly susceptible to water stress, particularly under the increasingly hot and dry conditions characteristic of Mediterranean regions in Turkey. With the rate at which irrigation is putting a strain on Turkey's water reserves, improving the water use efficiency (WUE) of tomato has thus become a necessity in crop improvement strategies with the aim of ensuring yield stability and resource conservation. In this study, the CRISPR/Cas9 gene-editing system was employed to target the SlROP9 gene, a Rho-like GTPase that has been suspected to function in the regulation of stomatal closure through reactive oxygen species (ROS) signaling pathways independent of the regulation of abscisic acid (ABA). A highly specific guide RNA (gRNA) was designed to target exon 4 of SlROP9 and cloned into the binary vector pco-Cas9. The construct was successfully transformed into Agrobacterium tumefaciens strain EHA105 and introduced into the 267 tomato genotype via Agrobacterium-mediated transformation. Although the tomato 267 genotype exhibited low regeneration efficiency and hypersensitivity to glufosinate selection, transgenic lines were recovered by optimizing selection conditions. PCR and Sanger sequencing confirmed the presence of CRISPR-induced mutations in four independent T₀ plants, with indel analysis revealing both biallelic and chimeric mutations that disrupted the SlROP9 coding sequence. Notably, the edited T0 plants have undergone maturity and produced fruit. From T0 plants, both T₁ plantlets obtained via embryo culture of immature fruits and T₁ seeds from mature fruits were successfully generated, demonstrating the viability of both recovery routes. The study provides evidence of successful targeted mutagenesis in SlROP9, laying the groundwork for the development of tomato lines with improved drought tolerance and WUE. Further physiological characterization, multigenerational field trials, and water-use parameters are recommended to validate the functional impact of SlROP9 disruption on water-use efficiency, drought tolerance and overall productivity. KEYWORDS: Agrobacterium-mediated transformation, CRISPR/Cas9, Drought stress, Gene editing, SlROP9, Stomatal regulation, Tomato, Water use efficiency
Benzer Tezler
- Eskişehir Beyazaltın köyünde toplulaştırma sonrası su kullanım etkinliğinin belirlenmesi
Determination of water use efficiency after land consolidation in Eski̇şehi̇r Beyazaltın village
NAZİME DEMİR
Doktora
Türkçe
2017
ZiraatAnkara ÜniversitesiTarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN ÇAKMAK
- Eskişehir sulama birliği alanında sulama suyunun etkin kullanımının değerlendirilmesi
Evaluation of the effective use of irrigation water in Eskişehir water user association
ERAY HARMAN
Doktora
Türkçe
2024
ZiraatAnkara ÜniversitesiTarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELGİN ÇAKMAK
- Genotypic differences in nitrogen efficiency and rootstock potential of some local tomato varieties of ghana and turkey
Bazı türk ve gana yerel domates çeşitlerı arasındaki genotipik azot etkinlik faklılıkların ve anaçlık potansiyellerin belirlenmesi
MOHAMMED BELLO ADAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
ZiraatErciyes ÜniversitesiTarım Bilimleri ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULLAH ULAŞ
PROF. DR. HALİT YETİŞİR
- Domates tarlalarında toprak tekstürü ve sulama sistemlerinin toprak enzim aktivitesine etkisi
The effect of soil texture and irrigation systems in tomato fields on soil enzyme activity
MUKAYİN GENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
ZiraatGaziosmanpaşa ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RASİM KOÇYİĞİT
- Yerel kök bakterilerinin domates genotiplerinde kuraklık stresine etkileri
The effects of local rhizobacteria against drought stress in tomato genotypes
ÖZGÜN ÜNAY