Ağır metallerin domateste (Solanum lycopersicum)metallothionein gen ekspresyonu profilleri üzerine etkisi
The effect of heavy metals on metallothionein gene expression profiles in tomato (Solanum lycopersicum)
Yazar: DURSUN KISA
Danışman: PROF. DR. LOKMAN ÖZTÜRK ; PROF. DR. İSA GÖKÇE
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany

Özet:
Ağır metaller bitki büyüme ve gelişimini olumsuz etkileyen abiyotik stres faktörlerindendir. Bitki büyüme ortamının ağır metallerle kontaminasyonu bitkinin besin alımını olumsuz etkiler. Bitkiler bu duruma karşı ağır metallerin zararlı etkilerini minimize etmek için farklı adaptasyon mekanizmaları geliştirirler. mRNA translasyon ürünü olan metallothioneinler (MT) düşük moleküler ağırlıklı, sisteince zengin, aromatik amino asitlerden yoksun ve ağır metalleri yüksek afiniteyle bağlayan stres cevap proteinleridir. MT genleri çeşitli ağır metaller tarafından uyarılır ve dokularda farklı seviyelerde ifade edilir. Bitkilerde ağır metal birikimi çeşitli fizyolojik, biyokimyasal ve mineral element alımındaki değişimler gibi yapısal değişikliklere neden olabilir. Bu tez çalışmasında, domates bitkisine Cu, Pb ve Cd ağır metal uygulaması yapılarak kök, yaprak ve meyvelerde metallothionein gen ifadeleri, ağır metal ve mineral madde içerikleri analiz edilmiştir. Bitki büyüme ortamına ilave edilen ağır metaller MT ekspresyonunu artırmıştır. Sonuç olarak MT genlerinin ekspresyonu uygulanan ağır metal türü, dozu ve doku tipine göre farklılık göstermiştir. Toplamda yapılan 192 farklı MT gen ekspresyon analiz sonuçlarına göre gen ifadelerinin genel olarak arttığı belirlenmiştir. Bitki büyüme ortamına ilave edilen ağır metallerin bitki kökleri tarafından alınarak toprak üstü organlara taşındığı görülmüştür. Uygulanan doza paralel olarak ağır metallerin dokulardaki birikimi artmıştır. Cu ve Cd kök, yaprak ve meyvelerde konsantrasyona bağlı olarak birikmiştir. Bakır ve kadmiyum meyvelere taşınırken, kurşun domates meyvelerine taşınmamıştır. Ağır metaller Ca, Mg, Mn, Fe ve Zn besin elementleri üzerine uygulanan doza ve bitki dokusuna göre farklı etkiler göstermiştir. Ağır metaller besin elementleri üzerine sinerjist ya da antagonist etki göstererek besin elementlerinin dokulardaki içeriklerini değiştirmiştir.

Abstract:
Heavy metals are one of the abiotic stress factors that negatively affect the plant growth and development. Contamination of plant growth medium with heavy metals effects plant nutrient uptake. Plants have different adaptation mechanisms to minimize the harmful effect of heavy metals. Metallothioneins (MT) are mRNA products with low molecular weight. They are cysteine – rich, devoid of aromatic amino acids, and stress response proteins that bind heavy metals with high affinity. MT genes are induced by various heavy metals, and expressed at different levels in plant tissues. Accumulation of heavy metals in plants can cause structural changes such as physiological, biochemical and mineral element intake. In this study, metallothionein gene expressions, heavy metals and mineral element contents were analyzed on roots, leaves and fruits of tomato exposed to Cu, Pb and Cd. As a result, the MT gene expression has varied depending on applied heavy metal, its dose and tissue types. Analysis of 192 different gene expression show that MT gene expression generally increased. Heavy metals applied to the plant growth medium were carried to the plant aerial parts by taken plant roots. Heavy metal accumulation increased in the tissues with increasing doses. Cu and Cd accumulated in the roots, leaves and fruits depending on doses. While copper and cadmium was carried to fruits, lead was not transported to tomatoes fruits. Heavy metals differently affect the content of Ca, Mg, Mn, Fe and Zn depending on applied doses and plant tissue. Heavy metals have changed the mineral contents in tissues, showing sinergistics or antagonistics effect.