Geri Dön

NRAMP ve ZIP genlerinin Brassicaceae'de in silico analizi ve Brassica rapa ile Brassica juncea'da çinko yanıtlı gen ekspresyonu

In silico analysis of NRAMP and zip genes in brassicaceae and zinc-responsive gene expression in brassica rapa and brassica juncea

PDF İndir

  1. Tez No: 969292
  2. Yazar: RAMAZAN TUTUŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABDÜLREZZAK MEMON, PROF. DR. AHMET KAHRAMAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Botanik, Genetik, Biology, Botany, Genetics
  6. Anahtar Kelimeler: Tarla bitkileri, Field crops
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Uşak Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Çinko (Zn), bitkilerde elzem ancak yüksek dozlarda toksik bir elementtir. Dünya genelinde ve Türkiye'de Zn eksikliği yaygın bir sorun iken, bazı bölgelerde tarımsal kirlilikten kaynaklanan Zn toksisitesi de önemli bir risk oluşturmaktadır. Bu tezde, Brassica juncea (S-9) ve Brassica rapa türlerinde Zn stresine verilen yanıt, deneysel ve in silico yaklaşımlar birleştirilerek çok katmanlı biçimde incelenmiştir. Çalışmanın odağında Zn ile ilişkili taşıyıcı gen aileleri NRAMP ve ZIP yer almış, bu ailelerin in silico karakterizasyonu ile NRAMP4 ve ZIP4 genlerinin farklı Zn düzeylerine karşı organa ve türe özgü ifade dinamiklerinin qRT-PCR ile çözülmesi hedeflenmiştir. Fideler vermikülitte 45 gün boyunca 3 tekrarlı olarak yetiştirilmiş; deney sonunda ICP-OES ile kök ve yapraklarda Zn birikimi, morfolojik gözlemler ve qRT-PCR ile NRAMP4 ve ZIP4'ün ifade profilleri değerlendirilmiştir. Fizyolojik bulgular düşük-orta Zn dozlarında canlılığın korunduğunu, yüksek dozlarda (500–1000 µM) toksisite belirtilerinin ortaya çıktığını göstermiştir. ICP-OES analizinde Zn birikiminin doza bağlı olarak arttığı, B. juncea'nın kökte, B. rapa'nın ise yaprakta daha yüksek akümülasyon eğilimi gösterdiği belirlenmiştir. qRT-PCR sonuçlarında NRAMP4 ifadesi B. juncea'da köklerde orta Zn düzeylerinde artış göstermiş, B. rapa'da ise yapraklarda güçlü ve doza bağlı bir indüksiyon ile 1000 µM'de ~7 kat artışa ulaşmıştır. ZIP4 ifadesi B. juncea köklerinde sınırlı, B. rapa yapraklarında ise 500–1000 µM'de 10–27 kat artış göstermiştir. İn silico analizlerde NRAMP ve ZIP/IRT ailelerine ait filogenetik ağaçlarda yüksek bootstrap destekleri elde edilmiş; BLAST sonuçları güvenilir ortolog eşleşmeler sağlamış, Brassicaceae familyasından Arabidopsis temelli qRT-PCR primer setleri tasarlanmış ve 3B modellemelerle transmembran topolojiler görselleştirilmiştir. Sonuç olarak, tez Zn stresi koşullarında organ-doz-tür etkileşimini, NRAMP4-ZIP4 eksenindeki ifade dinamiklerini ve NRAMP/ZIP gen ailelerinin in silico portresini birleştirerek Brassica türlerinde Zn homeostazına ilişkin güçlü bir çerçeve sunmakta; Zn eksikliği ve toksisitesine yönelik biyoteknolojik ve fitoremediasyon uygulamaları açısından aday genler sağlamaktadır.

Özet (Çeviri)

Zinc (Zn) is essential for plants but becomes toxic at high concentrations. While zinc (Zn) deficiency is a widespread problem both worldwide and in Turkey, Zn toxicity arising from agricultural pollution also constitutes a significant risk in certain regions. In this thesis, the response to Zn stress in Brassica juncea (S-9) and Brassica rapa was investigated in a multilayered manner by combining experimental and in silico approaches. The focus was on Zn-associated transporter gene families NRAMP and ZIP. In silico characterization of these genes was performed, and the expression dynamics of NRAMP4 and ZIP4 under varying Zn levels were analyzed by qRT-PCR at organ- and species-specific levels. Seedlings were cultivated in vermiculite for 45 days in three replicates; subsequently, Zn accumulation in roots and leaves was determined by ICP-OES, morphological traits were assessed, and NRAMP4 and ZIP4 expression profiles were analyzed by qRT-PCR. Physiological results showed that plant viability was maintained at low-to-moderate Zn levels, whereas toxicity symptoms appeared at higher concentrations (500–1000 µM). ICP-OES revealed a dose-dependent increase in Zn accumulation, with B. juncea accumulating more in roots and B. rapa more in leaves. qRT-PCR analyses indicated that NRAMP4 expression in B. juncea roots increased at moderate Zn levels but fluctuated at higher doses, while in B. rapa leaves it showed strong dose-dependent induction, reaching ~7-fold at 1000 µM. ZIP4 expression was limited in B. juncea roots but strongly induced in B. rapa leaves, reaching 10–27-fold at 500–1000 µM. In silico analyses yielded phylogenetic trees of NRAMP and ZIP/IRT families with strong bootstrap support; BLAST confirmed reliable orthologs, qRT-PCR primer sets based on Arabidopsis from the Brassicaceae family were designed, and 3D modeling visualized transmembrane topologies. In conclusion, this thesis integrates organ–dose–species interactions under Zn stress, the expression dynamics of the NRAMP4–ZIP4 axis, and the in silico portrait of NRAMP/ZIP gene families, thereby providing a robust framework for Zn homeostasis in Brassica species; and proposes candidate genes for biotechnological and phytoremediation applications targeting Zn deficiency and toxicity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    522625

    Tularemi: Epidemiyolojik, klinik, laboratuar değerlendirilmesi ve interferon gama 874 t/a, NRAMP1 ınt4 gen polimorfizmlerinin araştırılması

    Tularemia: Epidemiological, clinical, laboratory assessment and interferon gamma 874 t/a, nramp1 int4 gene polymorphisms study

    HATİCE ÜDÜRGÜCÜ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik MikrobiyolojiFırat Üniversitesi

    Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE SAĞMAK TARTAR

  2. Tez No

    973037

    Investigation of the physiological, biochemical and molecular effects of nano ıron application on soybean

    Nano demir uygulamasinin soya fasulyesi üzerindeki fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler etkilerinin araştirilmasi

    AHMET BUĞRAHAN AKBIYIK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    ZiraatNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesi

    Tarımsal Genetik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYTEN KÜBRA YAGIZ

  3. Tez No

    663624

    Peri-implant hastalık riski ile hastalıkta etkin rol oynayan moleküllerin olası gen polimorfizmlerinin ilişkisi

    Evaluation of peri-implantitis risk and genetic polymorphisms

    MERVE BİÇER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Diş Hekimliğiİstanbul Üniversitesi

    Periodontoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİL ERHAN FIRATLI

  4. Tez No

    446666

    Comparative bioinformatics analysis of omics in some animals

    Bazı hayvanlarda omiklerin karşılaştırmalı biyoinformatik analizi

    OMAR ESMAILL H. HAMAD

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    GenetikKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Zootekni Ana Bilim Dalı

    Prof. Dr. EMİN ÖZKÖSE

  5. Tez No

    272012

    Türkiye yerli sığır ırklarında doğal dirençlilik ilişkili makrofaj protein 1 (NRAMP1) gen polimorfizminin araştırılması

    Investigation of natural resistance associated macrophage protein 1 (NRAMP1) gene polymorphism in native cattle breeds in Turkey

    BURCU EKİM

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Veteriner HekimliğiAnkara Üniversitesi

    Veterinerlik Mikrobiyolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. K. SERDAR DİKER

Geri Dön