Doku kültüründe tuz (NaCl) stres koşullarında yetiştirilen arpa (Hordeum vulgare cvs. L.) bitkilerinde genetik ve epigenetik analizler
Genetic and epigenetic analyses on barley (Hordeum vulgare cvs. L.) in tissue culture under salt (NaCl) stress
Yazar: AYKUT DEMİRKIRAN
Danışman: PROF. DR. NERMİN GÖZÜKIRMIZI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Genetik = Genetics

Özet:
Arpa (Hordeum vulgare L.) buğdaygiller (Poaceae) familyasına ait, taneleri besin, hayvan yemi ve malt eldesi olarak kullanılan önemli bir tahıl bitkisidir. Yurdumuzda üretim açısından buğdaydan sonra ikinci sırada, dünya sıralamasında ise mısır, buğday ve pirinçten sonra dördüncü sırada yer almaktadır. Bu nedenle ekonomik önemi olan bitkilerin başında gelmektedir. Bu çalışmada farklı konsantrasyonlarda tuz stresine maruz bırakılmış arpada (Hordeum vulgare L. cv. Tokak) metilasyon düzeylerindeki değişimin belirlenmesi amaçlanmıştır.Bu kapsamda arpa varyeteleri farklı tuz (NaCl) konsantrasyonlarında (50 mM ve 100 mM) yetiştirildikten sonra kök ve gövde eksplantlarında genetik çeşitlilik RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) markır yöntemiyle belirlenmiş ve metilasyon düzeylerindeki farklılık CRED-RA (Coupled Restriction Enzyme Digestion and Random Amplification) analiziyle araştırılmıştır. Ayrıca tuz stresine karşı SOD (süperoksit dismutaz, EC 1.15.1.1) enzim aktivitesindeki değişim belirlenmiştir. Her iki konsantrasyonda gövde büyümesini engellemiştir. Doza bağlı olarak taze ağırlık ve protein miktarı azalmış, SOD aktivitesi artmıştır. Düşük konsantrasyonda ise kök büyümesi artmıştır.RAPD analizleri ile kontrol bitkileri ve farklı tuz konsantrasyonlarında (50 mM ve 100 mM) yetiştirilen arpa kök ve gövde eksplantlarında polimorfizm belirlenmiştir. Kontrol bitkileri kullanılarak yapılan PCR sonuçlarında S10 ve S19 primerleri ile herhangi bir polimorfizm belirlenmemiştir. S7 ve S10 primerleri ile yapılan RAPD-PZR, gövde ve kökün genetik olarak birbirinden farklı olduğunu göstermiştir. CRED-RA analizlerinde, kontrol ve 100 mM konsantrasyonda tuz uygulanan bitki DNA?ları, HpaII ve MspIrestriksiyon enzimleri ile kesilmiş ve S1 ile S10 primerleri kullanılarak çoğaltılmıştır. Her iki enzim, kontrol ve 100 mM konsantrasyonda tuz uygulanan bitkilerde farklı kesim yapmıştır. Elde edilen sonuçlara göre metilasyon farklılıkları analiz edilmiştir. Tuzluluk, köklerde nükleotit varyasyonuna sebep olurken, gövdede DNA?larını etkilememiştir. Yüksek tuz konsantrasyonu gövdede hipermetilasyona neden olmuştur. Kök dokularının metillenme düzeyleri analiz edilememiştir

Abstract:
Barley (Hordeum vulgare L.), which is a member of Poaceae family and used as food, animal feed and beverage (malt), is an important crop. It is the secondly most cultivated crop in our country after wheat and the fourth crop in the world ranking after maize, wheat and rice. Hence, it has an economic importance as one of the leading crop.In this study, it is aimed to determine methylation level changes in barley (Hordeum vulgare L. cv. Tokak) exposed to different concentration of salt stress. In this context, after the barley varieties were cultivated under different salt (NaCl) concentrations (50 mM and 100 mM), the genetic diversity was revealed via RAPD (Random Amplification of Polymorphic DNA) marker method and the variability on methylation level of root and shoot explants was investigated with CRED-RA (Coupled Restriction Enzyme Digestion and Random Amplification) analysis. Exchange SOD ( superoxide dismutase, EC 1.15.1.1) enzyme activity against salt stress was also determined. Both concentrations inhibited shoot growth; decreased fresh weight and protein content; increased SOD activity in a dose-dependent manner. Root growth was increased in lower concentration.Via RAPD analyses, polymorphism was detected in barley shoots and roots which were cultivated as control and under different salt concentrations (50 mM and 100 mM). As a result of PCR use with control plant which were carried with S10 and S19 primers, polymorphism could not be seen. By using S7 and S10 primers, RAPD-PCR showed that shoots and roots were genetically different from each other. In CRED-RA analyses, control and 100 mM salt was applied plants DNAs were cut by HpaII and MspIrestriction enzymes and amplification was carried out by using S1-S10 primers. Both enzymes, the control and the salt concentration of 100 mM plants have different cuts. As a result, methylation variability was analysed. While salinity caused nucleotide variations in roots but did not affect shoot DNAs. Higher salt concentration caused methylation changes mainly hypermethylation in shoots. Root tissues methylation levels could not be analyzed