Erkek kısır domates bitkilerinin geliştirilmesi için SLPHD_MS1 geninin CRISPR-Cas9 aracılığı ile susturulması
CRİSPR/Cas9 silencing of the SLPHD_MS1 gene for development of male sterile tomato plants
Yazar: GÖKHAN GÖKDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MUSA KAVAS
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Bitkisel Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Türkiye uygun iklim koşullarıına sahip olmasından dolayı dünyadaki domates üretiminde önemli ülkelerden birisidir. 2020 yılı verilerine göre, Dünya domates üretim sıralamasında Çin birinci sırada yer alırken Türkiye, Hindistan'dan sonra 3. sırada yer almakta olup, bu veri ülkemizin önemli bir üretici olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte domates ülkemizde üretim, tüketim ve ekonomideki değeri bakımından sebzeler arasında ilk sırada yer almaktadır. Ülkemiz açısından önemli bir bitki olmasının yanısıra model bir bitki olan domateste bitki gen fonksiyonu ve düzenlemesini anlamak ve yararlı tarımsal özellikte bitkileri geliştirmek için uygun bir organizmadır. Hem dünyada hem de ülkemizde domates tarımında hibrit çeşitler yoğunlukla kullanılmaktadır. Hibrit çeşitler; verim, kalite, dayanıklılık ve adaptasyon yeteneği gibi faktörler açısından iyileştirilmiş olmakla birlikte, F1 hibrit tohumluğu tek kullanımlık olması nedeniyle de ticari bir önem taşımaktadır. CRISPR/Cas teknolojisi bitkilerin de dahil olduğu farklı organizmalarda genom düzenlemesi çalışmalarında çığır açmıştır. Son yıllarda oldukça yaygın olarak kullanılan CRISPR/Cas9  aracılıklı genom düzenlemesi,  sekansa spesifik gen manüpülasyonu için en uygun ve çok yönlü araçlardan birisidir. İlk defa Arabidopsis thaliana bitkisinde karakterize edilen SlPHD_MS1 geni polen oluşumu ve tapetum gelişiminden sorumlu genlerden birisidir. Bu çalısmada, PhD_tipi MS1 genini hedefleyen CRISPR/Cas9 sistemi Agrobacterium tumefaciens aracılığıyla domates kotiledonlarına transfer edilmiştir. Hedef genin susturulması sonucunda polen oluşumunun engellenmesi ile erkek kısır domates bitkisi ve hatları elde edilmiştir. Bu hatlarda polenlerin canlılığı incelendiğinde gen aktarımı yapılmamış domatese göre genomu düzenlenmiş hatların polen canlılığının son derece azaldığı tespit edilmiştir. Meyvelerdeki tohum oluşumu incelendiğinde ise hiçbir hatta tohum oluşumu gözlenmemiştir.

Abstract:
Turkey is one of the important countries in tomato production in the world due to its favorable climatic conditions. According to 2020 data, while China ranks first in the world tomato production ranking, Turkey ranks third after India, and this data shows that our country is an important producer. However, tomatoes are in the first place among vegetables in terms of production, consumption and economic value in our country. In addition to being an important plant for our country, tomato, which is a model plant, is a suitable organism to understand plant gene function and regulation and to develop plants with beneficial agricultural properties. Hybrid varieties are extensively used in tomato farming both in the world and in our country. Hybrid varieties; Although it has been improved in terms of factors such as yield, quality, durability and adaptability, F1 hybrid seed is also of commercial importance because it is disposable. CRISPR/Cas technology has revolutionized genome editing studies in different organisms, including plants. CRISPR/Cas9 mediated genome editing, which has been widely used in recent years, is one of the most suitable and versatile tools for sequence-specific gene manipulation. The SlPHD_MS1 gene, which was characterized for the first time in Arabidopsis thaliana, is one of the genes responsible for pollen formation and tapetum development. In this study, the CRISPR/Cas9 system targeting the PhD_type MS1 gene was transferred to tomato cotyledons by Agrobacterium tumefaciens. Male sterile tomato plants and lines were obtained by inhibiting pollen formation as a result of silencing the target gene. When the viability of the pollen in these lines was examined, it was determined that the pollen viability of the lines whose genome was edited was extremely reduced compared to the tomato without gene transfer. When the seed formation in the fruits was examined, no seed formation was observed in any line.