Tuz stresi altında nohut (cicer arietinum l.) bHLH gen ailesinin genom çaplı analizi ve ZnO (çinko oksit) nanopartiküllerinin etkisi
Genome-wide analysis of the bHLH gene family in chickpea (cicer arietinum l.) under salt stress and the effect of ZnO (zinc oxide) nanoparticles
- Tez No: 987830
- Danışmanlar: PROF. DR. EMRE İLHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Ziraat, Biyoloji, Biotechnology, Agriculture, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nohut (Cicer arietinum L.), yüksek besin değeri ve kurak ve yarı kurak bölgelerdeki ekonomik önemi nedeniyle dünya çapında en çok yetiştirilen üçüncü baklagil türüdür. Ancak, tuzluluk stresi, iyon toksisitesine, besin dengesizliğine ve oksidatif strese neden olarak nohut yetiştiriciliğini ciddi şekilde sınırlamaktadır. Son yıllarda, nanoteknoloji bitkilerdeki abiyotik stresleri azaltmak için önemli bir yaklaşım olarak ortaya çıkmıştır; özellikle, çinko oksit nanopartiküllerin (ZnO NP'ler) antioksidan savunma mekanizmalarını düzenleyerek stres toleransını artırdığı gösterilmiştir. Bu çalışmada, ZnO NP'lerin tuzluluk stresi altındaki nohut üzerindeki iyileştirici etkileri değerlendirilmiştir; bHLH gen ailesi genom çapında analiz edilmiş ve RT-qPCR ve biyoinformatik araçları kullanılarak morfolojik, biyokimyasal ve moleküler tepkiler incelenmiştir. Cicer arietinum genomunda tanımlanan 48 CabHLH geni üzerinde kapsamlı biyoinformatik analizler gerçekleştirilmiş ve bu genlerin yapısal özellikleri, evrimsel ilişkileri, türler arası sinteni analizleri ve protein motifleri ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Ayrıca, seçilen CabHLH genlerinin tuz stresi ve ZnO NP tedavileri altındaki ekspresyon tepkileri iki genotipte (Aydın ve ILC 482) karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, CabHLH gen ailesine ait belirli genlerin (özellikle CabHLH-1, CabHLH-5, CabHLH-6 ve CabHLH-12) nohutun tuzluluk stresine tepkisinde önemli düzenleyici roller oynadığını ortaya koymuştur. ZnO-NP uygulamaları, tuz stresi altında baskılanan sürgün ve kök gelişimini kısmen iyileştirerek, genotip bağımlı büyüme performansında artışlar sağlamıştır. Fotosentetik pigmentler, bağıl su içeriği ve membran stabilitesi değerleri ZnO NP uygulaması ile korunmuş ve tuzluluğun fizyolojik olarak yıkıcı etkileri önemli ölçüde hafifletilmiştir. ZnO NP'ler, prolin birikimini artırarak ve MDA seviyelerini azaltarak oksidatif stresin bastırılmasına ve antioksidan tepkisinin güçlendirilmesine katkıda bulunmuştur. CabHLH-1 geni, tuza toleranslı Aydın genotipinde önemli ölçüde indüklenirken, duyarlı ILC 482 genotipinde baskılanmıştır. Bu, CabHLH-1'in genotipe özgü stres tolerans mekanizmasında aktif bir rol oynadığını göstermektedir. Hem Aydın hem de ILC 482 genotiplerinde yüksek düzeyde eksprese edilen CabHLH-5 ve CabHLH-6 genleri, stres koşulları altında ortak bir tepki sağlayan anahtar düzenleyiciler olarak ortaya çıkmıştır. Ayrıca, tedavi kombinasyonlarının analizi, 50 mg L⁻¹ ZnO-NP + 150 mM NaCl uygulamasının gen ekspresyon seviyelerini iyileştirmek ve stres toleransını desteklemek için en etkili kombinasyon olduğunu belirlemiştir. Genel olarak, bu bulgular, uygun dozlarda ZnO NP uygulamasının nohutta tuz stresine karşı savunma mekanizmalarını güçlendirebileceğini ve bHLH transkripsiyon faktörlerinin bu süreçte merkezi bir düzenleyici role sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Chickpea (Cicer arietinum L.) is the third most cultivated legume worldwide due to its high nutritional value and economic importance in arid and semi-arid regions. However, salinity stress severely limits chickpea cultivation by inducing ion toxicity, nutrient imbalance, and oxidative stress. In recent years, nanotechnology has emerged as a significant approach for mitigating abiotic stresses in plants; specifically, zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) have been shown to enhance stress tolerance by regulating antioxidant defense mechanisms. In this study, the ameliorative effects of ZnO NPs on chickpea under salinity stress were evaluated; the bHLH gene family was analyzed genome-wide, and morphological, biochemical, and molecular responses were investigated using RT-qPCR and bioinformatics tools. Comprehensive bioinformatic analyses were performed on 48 CabHLH genes identified in the Cicer arietinum genome, and the structural characteristics, evolutionary relationships, interspecies synteny analysis, and protein motifs of these genes were characterized in detail. Furthermore, the expression responses of selected CabHLH genes under salt stress and ZnO NP treatments were comparatively evaluated in two genotypes (Aydın and ILC 482). The results revealed that certain genes belonging to the CabHLH gene family (specifically CabHLH-1, CabHLH-5, CabHLH-6, and CabHLH-12) play important regulatory roles in the chickpea response to salinity stress. ZnO NP applications partially improved shoot and root development suppressed under salt stress, providing genotype-dependent increases in growth performance. Photosynthetic pigments, relative water content, and membrane stability values were preserved by ZnO NP application, and the physiologically destructive effects of salinity were significantly alleviated. ZnO NPs contributed to the suppression of oxidative stress and the strengthening of the antioxidant response by increasing proline accumulation and reducing MDA levels. The CabHLH-1 gene was significantly induced in the salt-tolerant Aydın genotype, whereas it was suppressed in the sensitive ILC 482 genotype. This suggests that CabHLH-1 plays an active role in a genotype-specific stress tolerance mechanism. The CabHLH-5 and CabHLH-6 genes, which were highly expressed in both Aydın and ILC 482 genotypes, emerged as key regulators providing a common response under stress conditions. Moreover, the analysis of treatment combinations determined that the application of 50 mg L⁻¹ ZnO-NP + 150 mM NaCl was the most effective combination for improving gene expression levels and supporting stress tolerance. Overall, these findings indicate that the application of ZnO-NPs at appropriate doses can strengthen defense mechanisms against salt stress in chickpea, and that bHLH transcription factors possess a central regulatory role in this process.
Benzer Tezler
- PGPR ile yapılan bio-priming uygulamasının tuz stresi altında yetiştirilen nohut (Cicer arietinum L.) bitkisinin gelişimi ve antioksidant enzim aktiviteleri üzerine etkisi
The effect of bio-priming application performed by PGPR on the growth of chickpea (Cicer arietinum L.) plant grown under saline stress and antioxidant enzyme activities
HİLAL AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
ZiraatYüzüncü Yıl ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALUK KULAZ
- Serin mevsim baklagillerinde tuzluluk toleransı için biyokimyasal seçim kriterlerinin belirlenmesi
Determination of biochemical selection criteria for salt tolerance in cool season food legumes
AMAR MARUF
- Different stress factors' effect on n-glycan profiling of Cicer arietinum L.
Farklı stres faktörlerinin Cicer arietinum L. n-glikan profilleri üzerine etkisi
İREM DEHMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH SEZER
- Tuz stresi altında yetiştirilen patlıcan fidelerinin gelişimi ve besin elementi içerikleri üzerine arbuscular mikorizal fungus uygulamalarının etkisi
The effects on the seedling growth and nutrient contents of arbuscular mycorrhizal fungus grown eggplant seedlings under salt stress
ÖZLEM ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
ZiraatSelçuk ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA PAKSOY
- Tuz stresi altında yetiştirilen bazı çilek çeşitlerinde jasmonik asitin bitki gelişimi ve antioksidant enzim aktiviteleri üzerine etkisi
Effects of jasmonic acid on plant growth and antioksidant enzyme activity of some strawberry cultivars grown under salt stress
ÖZLEM ÜZAL