Drosophila melanogaster populasyonlarında kromozomal inversiyonların iklim değişimine adaptasyon ve çevresel streslere verilen cevap ile ilişkisi
The relationship of chromosomal inversions with adaptation to climate change and the response to environmental stress in drosophila melanogaster populations
Yazar: EZGİ ÇOBANOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BANU ŞEBNEM ÖNDER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Drosophila melanogaster = Drosophila melanogaster ; Gelişim = Development ; Susuzluk = Thirst ; Tuz toleransı = Salt tolerance ; İklim değişikliği = Climate change ; İnversiyon = Inversion

Özet:
Kromozomal inversiyonlar birçok canlı grubunda tanımlanmıştır ve canlıların adaptif cevaplarına etkisi olduğu bilinmektedir. İnversiyon frekanslarının populasyonlarda zamansal ve mekânsal varyasyon göstermektedir. İklimsel ve coğrafi değişkenlerle ilişkilendirilebilen inversiyon polimorfizmleri bu sayede iklim değişiminin genetik etkilerinin takip edilebileceği belirteçler olarak önerilmektedir. İklim değişikliğinin en önemli etkilerinden birinin sıcaklık olduğu bilinmektedir. Kuraklık ve tuzluluk gibi çevresel değişkenler de iklim değişikliğinin neden olduğu önemli değişkenlerdendir. Hızlı ve güçlü bir şekilde değişen bu çevresel streslerle canlıların başa çıkması zorlaşacaktır. Bu nedenle kuraklık ve tuzluluk streslerinin şiddetli olduğu çevrelerde yaşayan populasyonlarda bu streslere karşı lokal adaptasyonun varlığı, bu streslerle karşılaşmamış veya daha düşük şiddette karşılaşmış populasyonlarda adaptif süreçlerin meydana gelebileceğini gösteren güçlü bir kanıt olarak kabul edilebilir.
Bu hipotezi test etmek için kurak, yarı-kurak ve nemli bölgelerden toplanmış beş doğal Drosophila melanogaster populasyonunda çevresel değişkenlerle yakından ilişkili olan In(2L)t, In(3R)K ve In(3R)Payne inversiyonlarının frekansı hesaplanmış ve bu populasyonların soy hatlarının susuzluk toleransı ile farklı tuz konsantrasyonlarında ergin öncesi gelişim süreleri ve yaşayabilirlikleri ölçülmüştür. Elde edilen verilerle iklimsel ve coğrafi değişkenlerle genotip ve fenotipik karakterlerin ilişkisi analiz edilmiştir. Böylece, inversiyonlar ile kuraklık ve tuzluluk stresleri arasındaki ilişkinin araştırılması hedeflenmiştir.
Sonuçlar In(2L)t inversiyonu ile susuzluk toleransı arasında anlamlı bir ilişki ortaya koymuştur. İnversiyonu taşıyan soy hatları susuzluk stresi ile daha iyi başa çıkmışlardır. Ayrıca susuzluk toleransı ve sıcaklık değişkeni arasında pozitif, nem ve boylam arasında negatif bir ilişki bulunmuştur. In(2L)t inversiyonu da susuzluk toleransı süresi ilişkisini açıklayacak şekilde, ortalama aylık sıcaklık arttıkça frekansının arttığı bulunmuştur. In(3R)P inversiyonu güçlü bir rakımsal klin göstermiş, rakım arttıkça inversiyon frekansı azalmıştır. Araştırılan inversiyonlarla tuz toleransı arasında bir ilişki bulunamamıştır.

Abstract:
Chromosomal inversions have been described in many organisms and are known to affect the adaptive responses of organisms. Inversion frequencies show spatial and temporal variations in populations. Inversion polymorphisms, which can be associated with climatic and geographical variables, are suggested as markers through which the genetic effects of climate change can be followed. It is known that one of the most important effects of climate change is temperature. Environmental variables such as drought and salinity are also important variables caused by climate change. It will be difficult for organisms to cope with these rapid and strong environmental changes. Therefore, the existence of local adaptation in populations living in environments were aridity and salinity stresses are severe can be considered as strong evidence that adaptive processes may occur in populations that have lesser or not encountered these stresses.
To test this hypothesis, the frequency of In(2L)t, In(3R)K and In(3R)Payne inversions, which are closely related to environmental variables, was calculated in five natural populations of Drosophila melanogaster collected from arid, semi-arid and humid regions. Additionally, the desiccation tolerance and the development time and survival at different salt concentrations were measured of these populations. The relationship between climatic and geographical variables and genotype and phenotypic characters was analyzed. Thus, it was aimed to investigate the relationship between inversions and aridity, and also salinity stress.
The results revealed a significant relationship between In(2L)t and desiccation tolerance. Lines carrying the inversion coped better with desiccation stress. In addition, desiccation tolerance shows a positive relationship with temperature and a negative relationship with humidity and longitude. The positive relationship between desiccation tolerance, In(2L)t, and temperature is in concordance with the positive relationship between In(2L)t frequency and average monthly temperature. In(3R)P inversion showed a strong altitudinal cline, were the inversion frequency decreasing as the altitude increased. No relationship was found between the inversions and salt tolerance.