Farklı domates tiplerinin derim sonrası düşük oksijen stresine duyarlılığının araştırılması
Investigation of the sensitivity of different tomato types to postharvest low oxygen stress
Yazar: HAYRİ ÜSTÜN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ERKAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı / Hasat Sonu Fizyolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoistatistik = Biostatistics ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu tez çalışması, 2020-2024 yılları arasında yapılmıştır. Çalışmanın birinci yılında domates meyvelerinde 1-metilsiklopropen (1-MCP) ile düşük oksijende muhafaza uygulamaları yapılarak olgunlaşma fizyolojileri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci yılında ise düşük oksijen (O2) ortamında depolanan meyvelerde olgunlaşma ile ilgili genler araştırılmıştır.
Araştırma kapsamında Türkiye'de ticari olarak yetiştirilen farklı domates tiplerine ait yetiştiriciliği en fazla yapılan domates çeşitleri ile olgunlaşma inhibitörü mutantı ve bu mutantın yabani tipi olmak üzere toplam 14 farklı genotip kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan meyve örnekleri Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi'ne ait bir serada yetiştirilmiş ve yeşil olgun aşamada derilerek deneylerde kullanılmıştır. Birinci yıl çalışmaları kapsamında 500 ppb 1-MCP uygulaması yapılmıştır. Domateslerin düşük O2 şartlarında muhafazası için ise %1, %3 ve %5 olmak üzere 3 farklı O2 seviyesi kullanılmıştır. Kontrol grubu meyveleri normal atmosfer şartlarında muhafaza edilmiştir. Meyveler 20'şer gün süreyle muhafaza edilmiş ve 5'er gün aralıklarla örnekleme yapılmıştır.
Birinci yıl çalışmaları kapsamında 1-MCP'nin ve düşük oksijen seviyelerinin olgunlaşma fizyolojisine etkilerinin anlaşılabilmesi için ağırlık kaybı, kabuk rengi (L*, C*, h°), suda çözünebilir kuru madde (SÇKM), titre edilebilir asitlik (TEA), meyve sertliği, likopen, toplam klorofil, malik asit, sitrik asit, fumarik asit, süksinik asit, glikoz, sakkaroz, fruktoz, toplam fenol, askorbik asit, etilen üretim miktarları ile toplam antioksidan aktivitesi, solunum hızı ve hücre duvarı modifikasyon genlerinin (PG2, PME1, PL, EXP1) ifade seviyeleri incelenmiştir. Elde edilen bulgular ışığında ikinci yıl çalışmaları için birbirlerine zıt karakterde (düşük oksijene tepki veren ve vermeyen) 4 çeşit seçilmiş ve transkriptom profilleme çalışması yapılmıştır.
Genel olarak hº, C*, TEA, SÇKM, toplam antioksidan aktivitesi, toplam fenol, toplam klorofil, likopen, askorbik asit, fruktoz, sakkaroz, süksinik asit, etilen üretimi ve solunum hızı uygulamalardan bağımsız olarak olgunlaşma ile ilişkili bulunmuştur. Ayrıca %5 O2 seviyesinin 1-MCP'e alternatif olduğu ispatlanmıştır. Tez kapsamında kontrollü atmosferde bazı çeşitlerin diğerlerinden daha hızlı olgunlaştıkları keşfedilmiş ve solunum hızı ile oksijenden yararlanma ve olgunlaşma arasında ilişki bulunmuştur. Son olarak düşük oksijen kullanılarak gerçekleştirilen transkriptom profilleme çalışması sonucunda olgunlaşma ile ilişkili olabilecek 165 tane aday gen tespit edilmiştir.

Abstract:
This study was conducted between 2020 and 2024. In the first year, the ripening physiology of tomato fruits was examined by applying 1-methylcyclopropene and low oxygen storage treatments. In the second year, genes related to ripening were investigated using low oxygen.
In the framework of the research, a total of 14 different genotypes were used, including the most cultivated tomato varieties of different tomato types commercially grown in Turkiye, as well as the 'ripening inhibitor' mutant and its wild type. The fruit samples used during the study were grown in a greenhouse at Akdeniz University and were harvested at the mature green stage to be used in the experiments. In the first year, a 500 ppb 1-MCP application was performed. For the storage of tomatoes under controlled atmosphere conditions, three different low oxygen levels were used: 1%, 3%, and 5%. The control group fruits were stored under normal atmospheric conditions. The fruits were stored for 20 days and sampled at 5-day intervals.
In the first year, to understand the effects of 1-MCP and low oxygen levels on ripening physiology, weight loss, skin color (L*, C*, h°), soluble solids content, titratable acidity, fruit firmness,  total chlorophyll, lycopene, malic acid,  citric acid, fumaric acid, succinic acid, glucose, sucrose, fructose, total phenol, ascorbic acid, ethylene production, total antioxidant activity, respiration rate, and the expression levels of cell wall modification genes (PG2, PME1, PL, EXP1) were analyzed. Based on the findings obtained, four varieties with contrasting characteristics were selected for the transcriptome profiling study in the second year.
Overall, hue angle, chroma, titratable acidity, soluble solids content, total antioxidant activity, total phenol, total chlorophyll, lycopene, ascorbic acid, fructose, sucrose, succinic acid, ethylene production, and respiration rate were found to be related to ripening regardless of the treatments. Additionally, it was proven that the 5% O2 level is an alternative to 1-MCP. This thesis uncovered that some varieties ripened faster than others under controlled atmosphere conditions, and a relationship was found between respiration rate and oxygen utilization and ripening. Finally, as a result of the transcriptome profiling study conducted using low oxygen, 165 candidate genes potentially related to ripening were identified.