Tuz stresi ve CaO nanopartiküllerinin etkisi altındaki diploit ve tetraploit yonca (Medicago sativa L.) hatlarının farklı dokularında miRNAgen ifadelerinin belirlenmesi
Determination of miRNA gene expressions in different tissuesof diploid and tetraploid alfalfa (Medicago sativa L.) lines underthe effect of salt stress and CaO nanoparticles
Yazar: ÜMMÜ GÜLSÜM KOÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DOĞAN İLHAN
Kafkas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Poliploid bir bitki olan yonca (Medicago sativa L.), önemli bir yem bitkisidir ve kullanımı oldukça yaygındır. Yonca tuz stresine orta derecede dirençli olmasına rağmen tuz stresinin olumsuz yönlerinden etkilenmektedir. Tuz stresi, mahsul verimini kısıtlayan önemli abiyotik streslerden biridir. Tuz stresinin olumsuz etkilerini azaltmak için yeni bir yöntem olan Nanopartiküller, tarımda odukça yaygın olarak kullanılmaktadır. CaO nanopartikülleri ucuz olması, zehirli atıkları adsorbe etmesi, kök tüylerinin büyümesini desteklemesi, amonyum, potasyum ve fosfor emilimini arttırması ve fotosentezi uyarması nedeniyle tercih edilen nanopartiküller arasındadır. Tuz stresi ve CaO NP'ler yoncada hidrojen peroksiti, çözünebilir şeker içeriğini, lipid peroksidasyonunu, prolini, klorofil a, klorofil b, total karotenoidi, total klorofili, peroksidaz (POD) ve süperoksit dismutaz (SOD) aktivitelerini etkilemektedir. Bunlar dışında tuz stresi ve CaO NP'ler, küçük endojen düzenleyici kodlanmayan RNA sınıfındaki miRNA ekspreyon seviyelerini de etkilemektedir. Bu bilgiler ışığında bu çalışmada tuz stresi ve CaO NP'leri etkisi altındaki diploit (Bilensoy) ve tetraploit (Alsancak) yonca hatlarının yaprak ve kök dokularındaki miRNA'ların (miRNA-mtr-393a, miRNA-mtr-166a, miRNA-mtr-156a ve miRNA-mtr-159a) ifade seviyeleri incelenmiştir. Ayrıca yaprak boyutu, tüm bitki uzunluğu, gövde uzunluğu, kök uzunluğu gibi morfolojik parametreler, hidrojen peroksit, çözünebilir şeker içeriği, lipid peroksidasyonu, prolin, klorofil a, klorofil b, total karotenoid, total klorofil, POD ve SOD aktiviteleri de incelenmiştir.
Çalışma kapsamında Bilensoy çeşidinin yapraklarında tüm miRNA'lar en fazla 100 mM NaCl konsantrasyonunda yukarı-doğru düzenlenmiştir. Alsancak çeşidinin yapraklarında miR393a en fazla 100 mM NaCl konsantrasyonunda yukarı-doğru düzenlenirkendiğerleri 100 mM NaCl konsantrasyonunda aşağı-doğru düzenlenmiştir. Bilensoy çeşidinin köklerinde miR393a ve miR159a en fazla 100 mM NaCl konsantrasyonunda yukarı-doğru düzenlenirken miR156a 50 mM NaCl konsantrayonunda yukarı-doğru düzenlenmiştir. miR166a ise 100 mM NaCl konsantrasyonunda aşağı-doğru düzenlenmiştir. Alsancak çeşidinin köklerinde miR393a en fazla 100 mM NaCl konsantrasyonunda yukarı-doğru düzenlenirken diğerleri 100 mM NaCl konsantrasyonun da aşağı-doğru düzenlenmiştir. Morfolojik gözlemlere göre Bilensoy çeşidinin yaprakları Alsancak çeşidinin yapraklarına göre daha büyüktür. Kök uzunluğunda ise Alsancak çeşidinin kökleri daha uzundur. Tuz stresinde H2O2 seviyesi, DNSA, MDA, prolin, POD ve SOD aktiviteleri artarken klorofil a, klorofil b, total karotenoid ve total klorofil içeriği azalmıştır. Tuz stresi + nanopartikül uygulamalarında hem kontrole göre hem de tuz streslerine göre karşılaştırılma yapılmıştır ve sonuçlar değişkenlik göstermiştir.

Abstract:
Alfalfa (Medicago sativa L.) a polyploid plant, is an important forage plant and its use is quite common. Although alfalfa is moderately resistant to salt stress, it is affected by the negative aspect of salt stress. Salt stress is one of the major abiotic stresses that limits crop yields. Nanoparticles, a new method to reduce the negative effects of salt stress, are widely used in agriculture. CaO nanoparticles are among the preferred nanoparticles because they are cheap, adsorb toxic wastes, support root hair growth, increase ammonium, potassium and phosphorus absorption, and stimulate photosynthesis. Salt stress and CaO NPs affect hydrogen peroxide, soluble sugar content, lipid peroxidation, proline, chlorophyll a, chlorophyll b, total carotenoid, total chlorophyll, peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) activities in alfalfa. Apart from these, salt stress and CaO NPs also affect miRNA expression levels in the small edogenous regulatory noncoding RNA class. In the light of this information, this study investigated the expression levels of miRNAs (miRNA-mtr-393a, miRNA-mtr-166a, miRNA-mtr-156a ve miRNA-mtr-159a) in leaf and root tissues of diploid (Bilensoy) and tetraploid (Alsancak) alfalfa lines under the influence of salt stress and CaO NPs. Morphological parameters such as leaf size, whole plant length, stem length, root length, hydrogen peroxide, soluble sugar content, lipid peroxidation, proline, chlorophyll a, chlorophyll b, total carotenoid, total chlorophyll, POD and SOD activities were also investigated.
Within the scope of the study, all miRNAs in the leaves of Bilensoy cultivar were up-regulated at a maximum concentration of 100 mM NaCl. In the leaves of Alsancak cultivar, miR393a was up-regulated at maximum 100 mM NaCl concentration, while the others were down-regulated at 100 mM NaCl concentration. In the roots of Bilensoy cultivar, miR393a and miR159a were up-regulated at maximum 100 mM NaCl concentration, while miR156a was up-regulated at 50 mM NaCl concentration. miR166a was down-regulated at 100 mM NaCl concentration. In roots of Alsancak cultivar, miR393a was up-regulated at maximum 100 mM NaCl concentration, while the others were down-regulated at 100 mM NaCl concentration. According to morphological observations, the leaves of Bilensoy variety are larger than the leaves of Alsancak variety. If the root is long, the roots of the Alsancak variety are longer. In salt stress, H2O2 level, DNSA, MDA, proline, POD and SOD activities increased, while chlorophyll a, chlorophyll b, total carotenoid and total chlorophyll content decrease. Salt stress + nanoparticle applications were compared according to both control and salt stresses, and the results showed variability.