Şeker pancarında alfa amino azot oranının azaltılması
Reducing alpha amino nitrogen ratio in sugar beet
Yazar: ÖZGÜR ÖZMEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARSLAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Şeker pancarındaki alfa amino N oluşumunun şekerin kristalizasyonunu engelleyerek daha az şeker elde edilmesine neden olmaktadır. Bitki ıslahı çalışmalarında genel olarak verim ve hastalıklara dayanıklılık çalışmalarına odaklanılsa da kalite parametreleri endüstride ürün işleme açısından büyük öneme sahiptir. Bu çalışmada şeker pancarı kalite parametrelerinden biri olan alfa amino N oluşumuna etki eden Betain sentez yolağındaki koline monoksigenaz enzimini CRISPR/Cas9 teknolojisi ile susturarak Betain sentezini engelleyerek alfa amino N oranını düşürmek hedeflenmiştir.
Çalışmada iki adet sgRNA ve pFGC-pcoCas9 T-plazmiti kullanılmıştır. sgRNA tasarımında protein dizisinin her iki domaininde mutasyona uğrayabilmesi için birinci ekzon bölgesinden tasarlanmıştır. Şeker pancarında direkt rejenerasyon protokolünün optimizasyonu için üç farklı eksplant ( )ve dört farklı hormon ( ) ile bunların farklı konsantrasyonları denenmiştir. En yüksek rejenerasyon petiyol eksplantında 0.5 cmg/L kinetin + 0.25 mg/L NAA içeren ortamda % 14'lük bir başarı ile belirlenmiştir. Seçici ortam olarak en başarılı rejenerasyon ortamına 50 mg/L kanamisin + 200 mg/L timentin içeren ortam olduğu belirlenmiştir. Bu ortamda Agrobacterium tumafaciens ile yapılan transformasyon sonrası % 2'lik bir rejenerasyon elde edilmiştir.  Transformasyon sonrası iki adet rejenere bitkicik elde edilmiştir bunlardan alınan yaprak örneklerinden yapılan dizileme sonrasında dizilerde herhangi bir mutasyonun oluşmadığı tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: CRISPR/Cas9, alfa amino N, koline monoksigenaz, transformasyon, şeker pancarı

Abstract:
Alpha amino N formation in sugar beet prevents the crystallization of sugar by causing less sugar to be obtained. Although plant breeding studies generally focus on yield and disease resistance studies, the quality parameters of the products have a great impact on the industrial process. In the current study, it was aimed to prevent the formation of betaine, one of the factors affecting the formation of alpha amino N, one of the quality parameters of sugar beet, by silencing the koline monoksigenaz enzyme in the pathway with CRISPR/Cas9 technology and to reduce the alpha amino N rate.
Two sgRNA and pFGC-pcoCas9 T-plasmid were used in the study. In the design of sgRNA, it was designed from the first exon region so that it can be mutated in both domains of the protein sequence. For the optimization of the direct regeneration protocol in sugar beet, three different explant types and four different hormones and their different concentrations were tested. The highest regeneration was determined with a success rate of 14% in the petiole explant containing 0.5 mg/L kinetin + 0.25 mg/L NAA. It has been determined that our most successful regeneration medium as a selective medium is medium containing 50 mg/L kanamycin + 200 mg/L timentin. In this culture, 2% regeneration was achieved after transformation with Agrobacterium tumafaciens. After transformation, two regenerated plantlets were obtained. After sequencing the leaf samples taken from them, it was determined that no mutations occurred in the sequences.
Keywords: CRISPR/Cas9, alpha amino N, koline monoksigenaz, transformation, sugar beet breeding