Bipolaris Sorokiniana'nın buğday bitkisi dokularından tespiti için real-time PCR metodunun geliştirilmesi ve erken enfeksiyon aşamasında patojenisite ile alakalı bazı genlerin ifade düzeylerinin araştırılması
Development of the real-time PCR method for detection of Bipolaris Sorokiniana from wheat tissues and investigation of expression leveis of some pathogenicity related genes in early infection stage
Yazar: MEHTAP ALKAN
Danışman: DOÇ. DR. GÖKSEL ÖZER
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı / Bitki Koruma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Dünyada ve ülkemizde buğday yetiştiriciliğinde karşılaşılan en yaygın etmenlerden Bipolaris sorokiniana buğday bitkisinde oluşturduğu önemli bir hastalıkta noktalı yaprak lekesi hastalığıdır. Özelikle kışlık buğday ekimlerinde önemli ürün kayıplarına neden hastalıkla mücadelede dayanıklı çeşit geliştirilmesine yönelik ıslah çalışmaları en çevreci ve en etkin bir strateji olarak ön plana çıkmaktadır. Proje kapsamında elde edilen Bipolaris sorokiniana izolatları elde edilmiş ve genetik ve patojenik olarak karakterize edilmiştir. Etmene karşı ülkemizde yaygın yetiştirilmekte 55 buğday çeşidinin konukçu duyarlılığı ortaya konmuştur. Çeşitlerin gösterdikleri reaksiyonlar arasında istatistiki olarak önemli farklılıklar gözlenmiş olup Kırik, Lancer, Doğu-88, Nenehatun ve Damla çeşitleri sırasıyla en hassas çeşitler olarak görülmüş iken Anafarta, Koç-2015, Abide, Yakamoz ve Gelibolu sırasıyla en dayanıklı çeşitleri olarak tespit edilmiştir. Real-Time PCR dayalı olarak etmenin DNA'sının konukçu dokulardan tespitine yönelik çalışmalarda ribozomal DNA'nın Small Subunit (SSU) ve Internal Transcribed Spacer (ITS) bölgeleri ile Glyceraldehyde 3-phosphate Dehydrogenase (GAPDH) geninin oldukça uygun tespit edilmiştir. Bu bölgeler sırasıyla etmen DNA'sının varlığını 0.1 pg, 0.01 pg ve 1 pg düzeyinde tespitine olanak vermiştir. PCR çalışmasının özgüllüğü, enfekte olmamış bitki dokuları ve ilişkili diğer fungus türlerine karşı test edilerek doğrulanmıştır. Teknik inokulasyonu takip eden ve örnekleme yapılan 3. 5. ve 8. günlerde hassas ve dayanıklı çeşitler arasında istatistiksel farkı ortaya koymuştur. Geliştirilen teknik görsel hastalık değerlendirmesine bir alternatif olarak enfeksiyonun erken bir aşamasında dayanıklı ıslah materyalinin seçimi için faydalı bir yaklaşım sağlayacaktır. Ayrıca buğday çeşitlerinde hastalık stresi altında patogenez ile ilişkili protein genlerinin karşılaştırmalı ifadesini değerlendirmiş dayanıklı olan Anafarta çeşidinde patogenez ile ilişkili olan PAL, PR2, PR3, PR5, PR10 genlerinin ifade düzeyinde artış görülmesine karşın hassas Nenehatun çeşidinde SOD, APX, CAT, PR1 genlerinin ifade düzeylerinde daha fazla miktarda artışa sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmalar ile hastalığın oluşumu ve dayanıklılık mekanizmalarını inceleyenler için önemli bilgiler içermekte olup ve dayanıklı çeşit ıslahı çalışmalarına da önemli katkılar sağlayacaktır.

Abstract:
Bipolaris sorokiniana, one of the most common factors encountered in wheat cultivation in the world and in our country, causes spotted leaf spot disease on wheat plants, especially in winter wheat varieties. The improvement of resistant varieties is considered the most environmentally friendly and most effective strategy for the control the disease, which causes significant crop losses. Bipolaris sorokiniana isolates were characterized morphologically, molecularly, and pathogenic within the scope of the project. The host sensitivity of 55 wheat varieties that are widely grown in Turkey tested for the causal agent. Statistically significant differences were observed between the reactions of the cultivars, and Kırik, Lancer, Doğu-88, Nenehatun and Damla were the most sensitive varieties, respectively, while Anafarta, Koç-2015, Abide, Yakamoz and Gelibolu were identified as the most resistant varieties, respectively. Small Subunit (SSU) and Internal Transcribed Spacer (ITS) regions of ribosomal DNA and the Glyceraldehyde 3-phosphate Dehydrogenase (GAPDH) gene were found to be quite suitable in studies for the determination of the pathogen's DNA from host tissues based on Real-Time PCR. These regions allowed the determination of the presence of agent DNA at 0.1 pg, 0.01 pg and 1 pg, respectively. The specificity of the PCR study has been validated by testing it against uninfected plant tissues and other related fungal species. The technique revealed a statistical difference between sensitive and resistant varieties on the 3rd, 5th and 8th days following the inoculation and will provide a useful approach to the selection of resistant breeding material at an early stage of infection as an alternative to visual disease assessment. In addition, although the expression level of PAL, PR2, PR3, PR5, PR10 genes associated with pathogenesis was increased in the resistant Anafarta variety, which evaluated the comparative expression of protein genes associated with pathogenesis under disease stress in wheat varieties, the expression levels of SOD, APX, CAT, PR1 genes in the sensitive Nenehatun variety were increased. The study provided important information for the occurrence of the disease and resistance mechanisms and make an important contribution to the breeding studies of resistant varieties.