Gama radyasyonu ile şeker pancarı (Beta vulgaris L.)'nda kuraklığa toleranslı mutantların eldesi ve moleküler analizleri
Induce of drought tolerance sugar beet (Beta vulgaris L.) mutants with gamma radiation and molecular analysis
Yazar: AYŞE ŞEN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SEMA ALİKAMANOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Küresel ısınmanın en önemli sonuçlarından biri olan kuraklık, tarım ürünlerinde azalmaya neden olmakta ve gün geçtikçe artan dünya nüfusunun yetersiz beslenme ve açlık sorunu ile karşı karşıya kalmasına yol açmaktadır. Bu nedenle kuraklık stresine dayanıklı bitki türlerinin geliştirilmesi gelecek dönemlerde kuraklığın yol açacağı zararları azaltmada önemli rol oynayacaktır.Abiyotik stres (tuzluluk, kuraklık, herbisitler vb.) faktörlerine toleranslı veya dirençli bitkiler geliştirmek için in vitro teknikler, gama radyasyonu gibi fiziksel mutagenler ile birlikte kullanılmaktadır.Bu çalışmada önemli bir endüstri bitkisi olan şeker pancarı (Beta vulgaris L. cv. Felicita) bitkisinden in vitro doku kültürü kurulmuş ve bu kültürlere farklı dozlarda gama radyasyonu ve farklı konsantrasyonlarda PEG 6000 uygulanarak radyasyona ve kuraklığa olan hassasiyetleri belirlenmiştir. Şeker pancarı doku kültüründe somatik mutasyonların teşvik edilmesi için optimum radyasyon dozları tespit edilmiştir.Kuraklığa toleranslı mutant bitkileri tespit etmek amacıyla, 15 ve 20 Gy gama radyasyonu ile ışınlanan Felicita şeker pancarı çeşidine ait M1V3 generasyonu eksplantları, 10 ve 20 g/l PEG 6000 içeren selektif besiyerlerine ekilmiştir.Çalışmamızda elde edilen mutant bitkilerin yapraklarındaki çözünebilir protein konsantrasyonlarının kontrol grubuna göre % 12.66 - % 127 arasında artış gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca kontrol ve mutant bitkilerin yaprak proteinlerinin SDS-PAGE yöntemi ile analizinde jel üzerinde toplam 22 bant gözlenmiştir. Araştırmamızda Felicita şeker pancarı (Beta vulgaris L.) çeşidine ait kontrol ve mutant bitkiler arasındaki moleküler düzeydeki farklılıklar, ISSR yöntemiyle ortaya konmuş ve kullanılan primerlere göre polimorfizm oranı % 85.85 olarak saptanmıştır. Kontrol ve mutant bitkilerin birbirlerine olan genetik mesafeleri, MultiVariate Statistical Package V3.1 paket programı kullanılarak hesaplanmış ve bu mesafeye bağlı olarak ortaya çıkan dendrogramları çizilmiştir. Yapılan hesaplamalar sonucunda mutant bitkilerin, kontrol grubundan ortalama % 27.94 oranında genetik uzaklığa sahip olduğu ve kontrol grubu ile en fazla genetik uzaklığa % 53.2 oranıyla 10 g/l PEG 6000 konsantrasyonu içeren selektif besiyerinde rejenere olan 20 Gy gama radyasyonu uygulanmış mutant bitkinin olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Drought, one of the most important results of global warming, causes a decrease in agricultural products. This leads to the problem of malnutriation and hunger of the world?s populations, which is increasing day by day. Therefore, improvement of drought stress tolerant plant species will play an important role in reducing damages due to drought.In vitro techniques have been used in combination with physical mutagens, such as gamma radiation, for developing plants which are tolerant or resistant to abiotic stress factors (such as salt, drought, herbicide etc.).In this study, in vitro tissue culture of sugar beet (Beta vulgaris L. cv. Felicita), which is an important industrial plant, was established and the sensitivity of the plant to radiation and drought was determined by applying different doses of gamma radiation and different concentrations of PEG 6000 to the cultures. Optimal radiation doses have been determined to stimulate somatic mutations in sugar beet tissue cultures. In order to determine drought tolerant mutant plants, M1V3 generation-explants from Felicita sugar beet variety irradiated with 15 Gy and 20 Gy gamma rays, were sown in selective culture media containing 10 and 20 g/l PEG 6000.It was determined that the soluble protein concentrations of the mutant plants obtained in this study have shown an increase between 12.66%-127% compared to the control group. In addition to this, total of 22 bands were observed on the gel in the analysis with SDS-PAGE method of leave proteins of the control and mutant plants. In our research, molecular basis differences between control and mutant plants, belonging to Felicita sugar beet (Beta vulgaris L.) variety, were shown using the ISSR method and based on the used primers polymorphism ratio was determined as 85.85%. Moreover, genetic distance between control and mutant plants have been calculated using the MultiVariate Statistical Package V3.1 program, and the dendograms based on the obtained distance have been drawn. As a result of the calculations, the genetic distance of the mutant plants to the control group has been determined to have average ratio of 27.94% and the largest genetic distance from the control group with the ratio of 53.2% has been obtained from the mutant plant which was applied to 20 Gy gamma radiation and regenerated in selective culture media containing 10 g/l PEG 6000 concentration.