Fasulye (Phaseolus vurgaris L.) genotiplerinde kuraklık ve tuz stresi koşullarında melatonin uygulamasının epigenetik değerlendirilmesi
Epigenetic evaluation of melatonin application in drought and salt stress conditions in bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes
Yazar: RECEP AYDINYURT
Danışman: DOÇ. DR. EMRE İLHAN
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Fasulye yüksek protein, düşük yağ, yüksek oranda vitamin ve mineral içerdiği için insan beslenmesinde kullanılan önemli bir baklagil türüdür. Bitkiler yaşamları boyunca çeşitli biyotik ve abiyotik streslere maruz kalırlar ve streslere dayanıklılıkta çeşitli mekanizmalar geliştirmiştirler. Bu çalışmada kuraklık ve tuz stresi koşulları altında fasulye genotiplerine ekzojen olarak uygulanan melatoninin kök ve yaprak dokularında biyokimyasal ve epigenetik değişimlerine olan etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Yedi gün boyunca çimlendirilen tohumlar daha sonra Hoagland çözeltisi içeren kaplarda 5 yapraklı döneme kadar yetiştirilmiş ve bu bitkilere 0 ve 200 μM melatonin püskürtme yöntemiyle yapraktan uygulanmıştır. 24 saat sonra farklı dozlarda tuz (0 ve 150 mM) ve PEG6000 (%0 ve %20) içeren Hoagland çözeltisine alınmıştır. Araştırmada biyokimyasal MDA ve H2O2, antioksidan enzim aktivitesi (SOD, POD ve CAT) ve DNA metilasyon değişimleri (CRED-iPBS) tespit edilmiştir. Araştırma sonucunda her iki genotip üzerinde uygulanan stresler MDA ve H2O2 miktarlarında artışa; tuz stresinde uygulanan melatonin ise bu parametrelerde azalışa neden olduğu belirlenmiştir. Genotiplerin SOD, POD ve CAT antioksidan aktiviteleri uygulamalara göre değişkenlik göstermiştir. Diğer taraftan DNA metilasyonu sonuçlarına göre hem stres koşulları hem de melatonin uygulaması DNA metilasyonlarında değişime neden olmuştur. Fasulyede tuz ve kuraklık stresi koşulları altında melatoninin bu etkisinin genomik ve transkriptomik seviyelerde belirlenmesi bu çalışmadaki bulguları destekler nitelikte olacaktır.

Abstract:
Common beans are an important type of legume used in human nutrition to obtain high protein, low fat, high levels of vitamins and minerals. Plants are exposed to various biotic and abiotic stresses throughout their lives, and they have developed various mechanisms to withstand against stresses. The purpose of this study was to ascertain the impact of exogenous melatonin application to bean genotypes on biochemical and epigenetic alterations in root and leaf tissues under salt and drought stress conditions. The seeds germinated for seven days were then grown in containers with Hoagland's solution until the 5-leaf stage and 0 and 200 μM melatonin was foliar sprayed to these plants. After 24 hours, they were placed in Hoagland's solution containing different doses of salt (0 and 150 mM) and PEG6000 (0 and 20%). Biochemical MDA and H2O2, antioxidant enzyme activity (SOD, POD and CAT) and DNA methylation changes (CRED-iPBS) were determined. The investigation revealed that the stresses provided to both genotypes increased the levels of MDA and H2O2, but the application of melatonin during salt stress decreased these parameters. SOD, POD and CAT antioxidant activities of the genotypes varied according to the treatments. Furthermore, according to DNA methylation results, both stress conditions and melatonin treatment caused changes in DNA methylation. Determination of this effect of melatonin under salt and drought stress conditions in bean at genomic and transcriptomic levels will support the findings of this study.