Cicer reticulatum ladiz.'den C. arietinum L.'ye soğuğa tolerans genlerinin aktarımı ve potansiyel fizyolojik ve biyokimyasal seçim kriterleri arasındaki ilişkiler
Introgression of cold tolerance genes from Cicer reticulatum ladiz. to C. arietinum L. and relationships between potential physiological and biochemical selection criteria
- Tez No: 992248
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ TOKER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Ziraat, Agriculture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bitkilerde düşük sıcaklık ve don stresine verilen metabolik yanıtlar, soğuk toleransının belirlenmesinde kritik bir role sahiptir. Ancak önceki çalışmaların büyük çoğunluğu soğuk aklimasyonuna odaklandığından, don koşullarında gerçekleşen metabolik değişimler ile dayanıklı ve hassas genotiplerin seçiminde kullanılabilecek potansiyel seleksiyon kriterlerine dair bilgiler oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, Cicer arietinum L. (CA 2969) ve C. reticulatum Ladiz. (AWC 602) türler arası melezinden köken alan 163 rekombinant kendilenmiş hattının (RIL) don koşullarında soğuğa dayanıklılık seviyeleri belirlenmiştir. Bu nohut hatlarından seçilen 5 dayanıklı ve 5 hassas RIL hattı don öncesi (4°C), don (-12°C) ve don sonrası koşullarında oluşan biyokimyasal değişimler, çok değişkenli istatistiksel yöntemler ve hedeflenen metabolit analizleri kullanılarak kapsamlı biçimde incelenmiştir. Dona dayanıklı (AWC 602 ve dayanıklı RIL hatları) ve hassas (CA 2969 ve hassas RIL hatları) genotiplerin organik asitleri [sitrik asit (CA), süksinik asit (SA), fumarik asit (FA), malik asit (MA) ve malonik asit (MoA)], yağ asitleri [palmitik asit (PA), stearik asit (StA), linoleik asit (LA) ve linolenik asit (LNA)] ve aminoasitlerden [aspartik asit (Asp) ve triptofan (Trp)] oluşan 11 temel metabolit açısından metabolik profilleri karşılaştırılmıştır. PLS-DA analizleri, üç uygulama koşulunda da dayanıklı ve hassas grupların belirgin şekilde ayrıştığını göstermiştir. VIP analizleri, tüm koşullarda MoA, MA ve LNA'nın gruplar arasındaki ayrımı en güçlü şekilde yansıtan değişkenler olduğunu ortaya koymuştur. Isı haritası analizi, dayanıklı genotiplerde don öncesinde LA, MoA, Trp, LNA, MA ve FA'nın; don koşullarında ise SA hariç tüm metabolitlerin; don sonrasında ise CA, MoA, PA, LA, FA, MA ve LNA'nın daha yüksek seviyelerde biriktiğini göstermiştir. Don stresine verilen yanıt metabolit düzeyinde incelendiğinde, dayanıklı genotiplerde organik asitler ve yağ asitlerinde belirgin artışlar gözlenirken; hassas genotiplerde bu metabolitlerde genel olarak azalış veya değişim göstermeme eğilimi ile daha sınırlı ve yetersiz bir metabolik adaptasyon ortaya koydukları belirlenmiştir. Don sonrası iyileşme fazında dayanıklı genotiplerin metabolit düzeylerinde belirgin azalış gözlenmesi, bu genotiplerin stres sonrasında homeostatik metabolik düzenlemeyi hızla geri kazanabildiğini göstermektedir. Sonuçlar, soğuğa dayanıklı nohut genotiplerinin membran akışkanlığını koruma, enerji üretimini artırma ve aminoasit metabolizmasını yeniden programlama gibi kritik mekanizmalar üzerinden daha etkin bir stres adaptasyonu geliştirdiğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, soğuk toleransı ile ilişkili metabolik belirteçlerin tanımlanmasına katkı sağlamakta ve nohut ıslah programları için değerlendirilebilir biyokimyasal göstergeler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Metabolic responses to low temperature and freezing stress play a critical role in determining cold tolerance in plants. However, since most previous studies have focused on cold acclimation, information on metabolic changes occurring under freezing conditions and potential selection criteria for distinguishing tolerant and sensitive genotypes remains highly limited. In this study, the freezing tolerance levels of 163 RILs derived from an interspecific cross between Cicer arietinum L. (CA 2969) and C. reticulatum (AWC 602) were evaluated under freezing conditions. Among these chickpea lines, five freezing-tolerant and five sensitive RILs were selected, and biochemical changes occurring under pre-freezing (4°C), freezing (-12°C), and post-freezing conditions were comprehensively investigated using multivariate statistical approaches and targeted metabolite analyses. The metabolic profiles of tolerant (AWC 602 and tolerant RILs) and sensitive (CA 2969 and sensitive RILs) genotypes were compared based on 11 key metabolites consisting of organic acids [citric acid (CA), succinic acid (SA), fumaric acid (FA), malic acid (MA), and malonic acid (MoA)], fatty acids [palmitic acid (PA), stearic acid (StA), linoleic acid (LA), and linolenic acid (LNA)], and amino acids [aspartic acid (Asp) and tryptophan (Trp)]. PLS-DA analyses demonstrated a clear separation between tolerant and sensitive groups across all treatment conditions. VIP analyses revealed that MoA, MA, and LNA were the most influential variables distinguishing the groups under all conditions. Heatmap analysis showed higher accumulation of LA, MoA, Trp, LNA, MA, and FA in tolerant genotypes pre-freezing; all metabolites except SA during freezing; and CA, MoA, PA, LA, FA, MA, and LNA post-freezing. Metabolite-level evaluation of freezing responses indicated pronounced increases in organic and fatty acids in tolerant genotypes, whereas sensitive genotypes displayed decreases or minimal changes, reflecting a limited and insufficient metabolic adaptation. The marked reduction in metabolite levels during the post-freezing recovery phase in tolerant genotypes suggests their ability to rapidly restore homeostatic metabolic regulation after stress. Overall, the findings indicate that cold-tolerant chickpea genotypes develop a more effective stress adaptation through mechanisms such as maintaining membrane fluidity, enhancing energy production, and reprogramming amino acid metabolism. This study contributes to the identification of metabolic markers associated with cold tolerance and provides valuable biochemical indicators for chickpea breeding programs.
Benzer Tezler
- Cicer arietinum L. ve Cicer reticulatum Ladiz. arasındaki karşılıklı türlerarası melezlerde verim öğeleri ve transgresif açılmaların karşılaştırılması
Comparison of transgressive segregationsand criteria in reciprocal interspecific crosses between cicer arietinum and cicer reticulatum
KEREM KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ TOKER
- Cicer reticulatum Ladizinsky ve C. echinospermum P. H. Davis'in tarımsal ve morfolojik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of Cicer reticulatum Ladizinsky and C. echinospermum P. H. Davis for agronomical and morphological traits
MIRLAN TALIP
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ TOKER
- Nohutta (Cicer arietinum L.) genom tabanlı ssr markerlerin geliştirilmesi ve yakın akraba türlere aktarılabilirliğinin araştırılması
Development of genome-based ssr markers in chickpea (Cicer arietinum lL.) and investigation of transferability to near-relative species
DUYGU SARI YOL
- Nohutta (Cicer arietinum L.) yabancı ot ilacına (ımıdazolinone) dayanıklılığın kalıtımı
Inheritance for resistance to herbicides (imidazolinone) in chickpea (Cicer arietinum L.)
FATMA ÖNCÜ CEYLAN BALOĞLU
- Nohutta yaprak galeri sineği (Liriomyza cicerina Rond.)'ne dayanıklılıkla ilişkili biyokimyasal seleksiyon kriterlerinin belirlenmesi
Determination of biochemical selection criteria for resistance to leaf miner in chickpea (Liriomyza cicerina Rond.)
NESRINE CHRIGUI