Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisinde Whirly ve Arr-B genlerinin genom düzeyinde tanımlanması, karakterizasyonu ve biyotik stres cevabi ile olan ilişkilerinin gen ifadesi düzeyinde belirlenmesi
Genome-wide identification and characterization of whirly and Arr-B genes in common bean (Phaseolus vulgaris L.) and assessment of their possible role in biotic stress response at gene expression level
Yazar: FATMA ŞEYMA GÖKDEMİR
Danışman: PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics

Özet:
Bu çalışmada; fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisinde, ArrB ve Whirly transkripsiyon faktörü ailesine ait genler tanımlanmış ve bu genlerin karakterizasyonları yapılmıştır. Çeşitli biyoinformatik ve in-siliko analizler kullanılarak yapılan çalışmada; Whirly ailesine ait 3 adet gen (Phv-Why-1, -2, -3), ArrB ailesinde ise 20 adet gen (Phv-ArrB-1,…,-20) tanımlanmıştır. Tanımlanan genlerin; genom üzerindeki fiziksel konumları, ekzon-intron bölgeleri, gen kopyaları, korunmuş motifleri bulunmuştur. Bunların yanısıra; promotör bölge, filogenetik, miRNA ve gen ontoloji analizleri gerçekleştirilmiştir.
Biyotik stres etmeni olarak, Sclerotinia sclerotiorum fungusu seçilmiş ve patojenite çalışmaları yapılmıştır. Fungus tarafından üretilen oksalik asit fitotoksini, yaprak yüzeyinde hastalık oluşumunu sağlamıştır. Tescilli iki farklı fasulye çeşidi (Akman ve Önceler) ile yapılan çalışmada, hasta ve sağlıklı yaprak dokularından RNA izolasyonu ve cDNA sentezi yapılmıştır. RNA-seq analizlerine göre seçilen Phv-Why-1, -2, -3 ve Phv-ArrB-5, -8, -13, -16, -19 genlerinin ifade analizleri qRT-PCR ile yapılmıştır.
Phv-Why-1, -Why-2, -Why3, Phv-ArrB-13 ve-ArrB-19 genlerinde, Önceler çeşidinde, Akman'a göre gen ifadesinde artış görülmüştür. Phv-Arr-5, -ArrB-8 ve -ArrB-16 genlerinde ise Akman çeşidinin gen ifadesi değişiminin Önceler çeşidinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Her iki çeşit üzerinde de Phv-Why-2 geninde meydana gelen değişim istatistiksel açıdan anlamlı bulunmuştur. 
Bu çalışmada fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisinde Whirly ve ArrB genlerine ait özellikler ilk defa tanımlanmıştır ayrıca biyotik stresin fasulye genomunda Whirly ve ArrB transkripsiyon faktörü üzerindeki etkileri gen ifadesi düzeyinde ilk defa araştırılmıştır. Çalışmada elde edilen sonuçlar, fasulye veya farklı bitki türlerinde yapılacak olan karşılaştırmalı çalışmalar için bir kaynak oluşturmaktadır.

Abstract:
In this study; genes belonging to the ArrB and Whirly transcription factor family were identified in the common bean (Phaseolus vulgarisL.) plant. Furthermore,  characterization of the genes were made using a variety of bioinformatic tool sand in-silico analysis. In the study important features of three genes belonging to the whirly family (Phv-Why-1, -2, -3), and 20 genes in the ArrB family (Phv-ArrB-1,…,-20) were identified. The physical locations of the genes on the genome, exon-intron regions, gene copies, preserved motifs were identified as well. Also, promotor regions, phylogenic relations, miRNA and gene ontology analysis were performed.
Sclerotinia sclerotiorum fungus was used to induce biotic stress and its pathogenicity was also studied. Oxalic acid phytotoxin produced by the fungus caused the formation of disease on the leaf surface. In our study in which two different bean varieties (Akman and Önceler) were used, RNA isolation and cDNA synthesis were made from infected and healthy leaf tissues. Expression analysis of the selected genes of Phv-Why-1, -2, -3 and Phv-ArrB-5, -8, -13, -16, -19 were made according to RNA-seq analysis which was performed by qRT-PCR.
In Önceler was a noticeable increase in the Phv-Why-1, -Why-2, -Why3, Phv-ArrB-13 and -ArrB-19 genes expression compared to Akman variety. The expression levels of Phv-Arr-5, -ArrB-8 and -ArrB-16 genes were recorded as higher in Akman, than Önceler variety. The change in the expression level in Phv-Why-2 gene on both species was observed to be statistically significant than the rest of the genes.
In this study characterization of the features of whirly and ArrB genes were performed for the first time. In addition, the effects of biotic stress on Whirly and ArrB transcription factors in bean genome were investigated for the first time at gene expression level. Results obtained in the research will comprise a source for future comparative studies about common bean (Phaseolus vulgaris L.) or about different plant species.