Geri Dön

AtBOR4 geni ortoloğunun Gypsophila perfoliata L. genomunda tanımlanması ve karakterizasyonu

Identification and characterization of the AtBOR4 ortholog in Gypsophila Perfoliata L. genome

PDF İndir

  1. Tez No: 985678
  2. Yazar: ŞEYMA NUR ERDEĞER ÇOLAK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET AYDIN AKBUDAK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Bor, Maya, Tamamlayıcı DNA, Toksisite, Boron, Maya, Complementary DNA, Toxicity
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bor, bitkiler için esansiyel bir mikro elementtir. Bor toksisitesi yağışın düşük olduğu, kurak ve yarı kurak topraklarda tarımsal üretimi sınırlayıcı bir etkendir. Toksik seviyede bor içeren toprakların ıslahı son derece zordur. Bu sorunun çözümü için bu bölgelere iyi şekilde uyum sağlamış Gypsophila perfoliata L.'nın gen kaynakları araştırılarak, bora tolerans mekanizmasının aydınlatılması amaçlanmaktadır. Tanımlanan genlerin, bor toksisitesine dayanıklı bitki türlerinin geliştirilmesine ve fitoremedasyon çalışmalarına katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Tez çalışmasında bu amaçlar doğrultusunda, G. perfoliata'ya 500 mg/L bor uygulanması sonucu 6 saatlik örneklerden RNA izolasyonu yapılarak oluşturulmuş mevcut cDNA kütüphaneleri, Saccharomyces cerevisiae BY4743Δatr1 mayalarına elektroporasyon yoluyla aktarılmıştır. Mayalar için toksik kabul edilen 80 mM borik asit içeren ortamda, kök cDNA kütüphanesi kullanılarak gerçekleştirilen maya fonksiyonel tarama testinde bor toleransı gösteren koloniler seçilmiştir. Seçilen koloniler, artan konsantrasyonlarda borik asit içeren ortamlarda damlatma testi ve seri dilüsyon analizleri ile doğrulanmıştır. Mayaların taşıdığı plazmitler izole edilip tekrar mayaya aktarıldığında sadece PKB26 olarak isimlendirilen maya suşunun dayanıklılığını sürdürdüğü tespit edilmiştir. PKB26 maya suşu, borik asit konsantrasyonu 300 mM'e kadar olan ortamlarda hayatta kalabilmektedir. PKB26'nın taşıdığı toleranstan sorumlu plazmit içindeki cDNA'nın Arabidopsis thaliana HCO3- transporter family (BOR4) geniyle %72,9 oranında homoloji gösterdiği tespit edilmiştir. Bu cDNA, GpBOR4 (Gypsophila perfoliata BOR4) olarak adlandırılmıştır. GpBOR4 geni EGFP geni ile füzyon yapılarak BY4743Δatr1 mayada hücre içi lokalizasyonuna konfokal mikroskop ile bakılmış, proteinin plazma membranına lokalize olduğu tespit edilmiştir. Mayada yapılan hücre içi bor miktarı analizinde gen taşımayan maya ile kıyaslandığında GpBOR4 genini taşıyan mayaların hücre içinde daha az bor bulundurduğu tespit edilmiştir. Tanımlanan bu genin karakterizasyonu için bor4 mutant ve Col-0 (WT) Arabidopsis thaliana hatlarına Agrobacterium yoluyla floral dip yapılarak gen aktarılmıştır. Transgenik Arabidopsislerin toksik bor koşullarında gelişimi izlenmiştir. Transgenik bitkilerin gen ifadesi qPCR ile belirlenmiştir. Col-0 ekotipine GFPGUSPlus vektörüyle aktarılan GpBOR4 geni 3 transgenik hatta 10 mM'da hayatta kalma özelliği kazandırmıştır. GpBOR4 geninin G. perfoliata genomunda kaç kopya olduğunu saptamak amacıyla southern blot yapılmıştır. G. perfoliata'nın bor stresi altında GpBOR geninin ifadesini 12 saatte neredeyse 7 kat arttırdığı tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, bor toksisitesine karşı yüksek düzeyde tolerans gösteren G. perfoliata'da bor atımından sorumlu genin tanımlanmasının, bora hassas bitkilerin ıslahına önemli katkılar sağlayabileceğini düşündürmektedir.

Özet (Çeviri)

Boron is an essential micronutrient for plants. Boron toxicity is a limiting factor for agricultural production in arid and semi-arid regions with low precipitation. The reclamation of soils containing toxic levels of boron is extremely challenging. To address this issue, the present study aims to investigate the genetic resources of Gypsophila perfoliata L., a species well adapted to such environments, and to elucidate its boron tolerance mechanisms. The genes identified in this species are expected to contribute to the development of boron-tolerant plant varieties and to phytoremediation efforts. In line with these objectives, existing cDNA libraries prepared from RNA isolated from 6-hour samples of G. perfoliata exposed to 500 mg/L boron were transferred into Saccharomyces cerevisiae BY4743Δatr1 yeast strains via electroporation. In a yeast functional screening assay using the root cDNA library, colonies displaying boron tolerance were selected on medium containing 80 mM boric acid, a concentration considered toxic for yeast. The selected colonies were verified through spot assays and serial dilution analyses on media containing increasing concentrations of boric acid. Following plasmid isolation and re-transformation of yeast strains, only the strain designated PKB26 retained its tolerance. The PKB26 strain was capable of surviving in media containing up to 300 mM boric acid. Sequencing analysis revealed that the cDNA responsible for tolerance in the plasmid carried by PKB26 shares 72,9% homology with the Arabidopsis thaliana HCO₃⁻ transporter family gene (BOR4). This cDNA was named GpBOR4 (Gypsophila perfoliata BOR4). To determine its subcellular localization, the GpBOR4 gene was fused to the EGFP gene and expressed in BY4743Δatr1 yeast. Confocal microscopy showed that the protein localizes to the plasma membrane. Intracellular boron measurements demonstrated that yeast strains carrying GpBOR4 accumulated less boron than control strains lacking the gene. For further characterization, the GpBOR4 gene was introduced into Arabidopsis thaliana bor4 mutant and Col-0 (WT) lines via Agrobacterium-mediated floral dip transformation. The development of transgenic plants under toxic boron conditions was monitored, and transgene expression was quantified by qPCR. Introduction of GpBOR4 using the GFPGUSPlus vector conferred survival at 10 mM boron in three independent transgenic Col-0 lines. Southern blot analysis was performed to determine the copy number of GpBOR4 in the G. perfoliata genome. Expression analysis revealed that GpBOR transcript levels in G. perfoliata increased nearly seven-fold at 12 hours under boron stress. Overall, these findings suggest that the identification of a gene responsible for boron efflux in the highly boron-tolerant G. perfoliata may significantly contribute to the improvement of boron-sensitive plant species and to strategies for mitigating boron toxicity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    351866

    Cloning of AtBOR4 gene to Medicago sativa L. (Leguminosa-Fabecea) to generate boron tolerant plant cultivar

    AtBOR4 geninin bora karşı dirençli Medicago sativa L. geliştirilmesi amaçlı klonlanması

    HÜSEYİN TOMBULOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    GenetikFatih Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. M.SERDAL SAKÇALI

    YRD. DOÇ. DR. FAHRİ AKBAŞ

  2. Tez No

    457400

    Arabidopsis thaliana'dan izole edilen atbor4 geninin agrobacterium tumefaciens aracılığı ile ayçiçeği (helianthus annuus l.)'ne aktarılması

    Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of atbor4 gene into sunflower (helianthus annuus l.)

    SEDAT KARADENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    BiyoteknolojiMarmara Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM İLKER ÖZYİĞİT

  3. Tez No

    352291

    Molecular characterization of a boron-resistant yeast mutant obtained by evolutionary engineering

    Evrimsel mühendislik ile elde edilmiş bor stresine dirençli mutant mayanın moleküler karakterizasyonu

    MUSA TARTIK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Genetikİstanbul Teknik Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR

  4. Tez No

    405117

    Farklı bor konsantrasyonlarında yetiştirilen Arabidopsis thaliana L. bitkilerinde 24-epibrassinolid'in etkilerinin araştırılması

    Investigation of 24-epibrassinolide effects on Arabidopsis thaliana L. plants grown under different boron concentrations

    YONCA SURGUN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyolojiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BETÜL BÜRÜN

Geri Dön