In vitro şartlarda kuraklık stresine maruz bırakılan bazı yerel yonca (Medicago sativa L.) ekotiplerinin kalluslarına uygulanan CaO NPs'nin ve grafen oksitin (GO) mtr-miR159 ve mtr-miR393 gen seviyelerindeki değişikliğin tespit edilmesi
Determination of changes in mtr-miR159 and mtr-miR393 gene levels of CaO NPs' and graphene oxide (GO) appli̇ed to callus of some local alfalfa (Medicago sativa L.) ecotypes exposed to drought stress under in vi̇tro conditions
Yazar: BÜŞRA YAZICILAR
Danışman: DOÇ. DR. İSMAİL BEZİRĞANOĞLU
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Yeryüzünde verimli toprakları etkisi altına alan kuraklık stresi, bitkilerin fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler mekanizmalarında önemli değişikliklere neden olup tarımsal alanları olumsuz şekilde etkilemiştir. Nanoteknoloji çevresel faktörlerden kaynaklanan olumsuz etkileri çözmek için yeni fırsatlar sunmaktadır. Bu çalışmada, kuraklık stresine maruz bırakılan iki farklı yonca ekotipi doku kültürü şartlarında CaO NPs ve GO uygulaması yapılarak fizyolojik, biyokimyasal ve gen seviyesindeki değişikliklere karşı test edilmiştir. Öncelikle Erzurum ve Konya yöresinden toplanmış olan farklı yerel ekotiplerinin tohumları MS ortamında rejenerasyonu sağlanmış, rejenerasyon sonucu oluşan yonca yaprakları 2,4-D ve Kinetin ortamına alınarak kallus oluşumu sağlanmıştır. Oluşan bu kallus örneklerine farklı konsantrasyonlarda mannitol (50 ve 100 mM), CaO NPs ve GO (0,5 ve 1,5 ppm) içeren ortamlarda 1 ay süre ile bekletilmiştir. Kallus dokularında mannitol konsantrasyonu artıkça kuru/yaş ağırlığının azaldığı CaO NPs ve GO uygulamasında ise arttığı gözlemlenmiştir. Prolin, DNSA, MDA ve H2O2 kuraklık stresiyle doğru orantılı bir şekilde artış olurken, CaO NPs ve GO ise azalış göstermiştir. Fizyolojik ve biyokimyasal analizlerin sonucuna göre Erzurum için en ideal ortam 50 mM mannitol/ 2 CaO NPs/0,5 ppm GO iken Konya için ise 50 mM mannitol/ 0,5 ppm GO'dır. mtr-miR159 ve mtr-miR393 gen seviyesinde meydana gelen değişiklikte kuraklık stresi artıkça yukarı regülasyon CaO NPs ve GO uygulamasında ise aşağı regülasyon olmuştur. Yonca dokusundaki Ca2+ birikimi ise SEM ve CLSM kullanılarak doğrulanmıştır. Sonuç olarak, doku kültürü koşullarında CaO NPs ve GO uygulanmasının kuraklık stresine karşı yonca kallusları üzerindeki olumsuz etkileri önemli ölçüde azalttığını göstermiştir.

Abstract:
Drought stress affects fertile soils in the World, It causes important changes in the physiological, biochemical, and molecular mechanisms of plants and these changes adversely affect agricultural areas. Nanotechnology offers new opportunities to solve the negative effects of environmental factors. In this study, two different alfalfa ecotypes subjected to drought stress were tested in response to physiological, biochemical, and gene level changes applying CaO NPs and GO under tissue culture conditions. Firstly, seeds of different local ecotypes collected from Erzurum and Konya regions were regenerated in MS medium, and the alfalfa leaves formed as a result of regeneration ensured callus formation in 2,4-D and Kinetin medium. These callus samples were kept for 1 month in media containing different concentrations of mannitol (50 and 100 mM), CaO NPs and GO (0,5 and 1,5 ppm). It was observed that the dry/wet weight decreased as the mannitol concentration increased in the callus tissues and increased in CaO NPs and GO treatment. Proline, DNSA, MDA, and H2O2 increased in direct proportion to drought stress, while CaO NPs, and GO decreased. According to the results of physiological and biochemical analyses, the most optimum medium conditions for Erzurum were 50 mM mannitol/2 CaO NPs/0,5 ppm GO, while the optimum medium conditions were 50 mM mannitol/0,5 ppm GO for Konya. The changes in mtr-miR159 and mtr-miR393 gene levels were up-regulated as drought stress increased and down-regulated in CaO NPs and GO treatments. Ca2+ accumulation in alfalfa tissue was confirmed using SEM and CLSM. In conclusion, CaO NPs and GO treatment significantly reduced the negative effects of drought stress on alfalfa callus under tissue culture conditions.