Kavun ve karpuz bitkilerinde ekspansin gen ailesinin incelenmesi ve farklı abiyotik stres şartlarında gen ifade profilleri
Examination of the expansin gene family in melon and watermelon plants and gene expression profiles under different abiotic stress conditions
Yazar: ÇINAR YİĞİT İNCİLİ
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN ÇELİK ALTUNOĞLU
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics
Dizin: Abiyotik faktörler = Abiotic factors ; Biyoinformatik = Bioinformatics ; Gen ifadesi = Gene expression ; Karpuz = Watermelon ; Kavun = Melon ; Moleküler genetik = Molecular genetic

Özet:
Karpuz (Citrullus lanatus) ve kavun (Cucumis melo) bitkileri geniş bir geçmişe sahip olan ve
ekonomik açıdan önemli kabul edilen bitkilerdir. Ülkemizin hemen her yerinde üretimi
yapılmaktadır. Ekspansin gen ailesi bitkilerde hücre büyümesi ve gelişmesinde rol alan bir gen
ailesidir. Ekspansinler EXPA, EXPB, EXPLA ve EXPLB olmak üzere 4 alt gruptan oluşur.
Bitkilerin özellikle çeşitli streslere karşı direnç oluşturması ve gelişimini sürdürmeye devam
etmesi açısından bu proteinler çok önemli bir yere sahiptirler. Çalışmamızda karpuz ve kavun
bitki genomlarında ekspansin genlerinin tanımlanması sağlanmıştır. Biyoinformatik analizler
ile karpuzda belirlenen toplamda 40 genin 11 kromozoma ve kavunda belirlenen toplamda 43
genin 12 kromozoma yerleştiği gözlenmiştir. Ayrıca, gen ontoloji analizleri, karpuz ve
kavunda belirlenen ekspansin genlerini hedef alan miRNA'ların saptanması, diğer bitkilerdeki
gen ortologlarının belirlenmesi üzerine analizler de yapılmıştır. Bunların yanında hem karpuz
hem de kavun için ayrı ayrı, transkriptom verileri (RNA-seq) ilgili veri tabanından
bulunmuştur. Ardından bu veriler üzerinde ileri biyoinformatik analizler gerçekleştirilerek
gerçek zamanlı PZR'de çalışılacak genler, ekspresyon seviyelerindeki artışa bağlı olarak
seçilmiştir. Genlerin ifade düzeylerinin belirlenmesi için ilk olarak bitkilere ABA uygulaması
ile kuraklık, sıcaklık, soğuk ve tuz stresleri uygulanmış ve analizde her iki bitkinin de kök ve
yaprak dokuları, stres uygulandıktan sonra 0., 1., 3., 6., 12. ve 24. saatlerde toplanmıştır. Daha
sonra dokulardan RNA izolasyonu ve cDNA sentezi yapılmıştır. Transkriptom verilerinden
seçilen genler gerçek zamanlı PZR analizi ile incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda,
karpuzda ClaEXPA-04, ClaEXPA-09, ClaEXPB-01, ClaEXPB-03 ve ClaEXPLA-13 genleri ile
kavunda CmEXPA-10, CmEXPA-12 ve CmEXPLA-01 genlerinin, bitkinin doku gelişiminde
ve abiyotik strese direnç cevabında rol oynadığı düşünülmektedir. Çalışmamız, karpuz ve
kavun ekspansin genleri ile ilgili geniş bilgi verecek niteliktedir. Aynı zamanda ekspansin
genlerinin abiyotik stres koşullarında gösterdikleri stres toleransı üzerine yapılacak çalışmalar
için bir temel oluşturmaktadır. Sonuç olarak, elde edilen bu bilgilerin karpuz ve kavun için
yapılan ıslah çalışmalarına yarar sağlayacağı düşünülmektedir.
ANAHTAR KELİMELER:Cucumis melo, Citrullus lanatus, Ekspansin, Abiyotik Stres, Gen
İfade Analizi
Haziran 2022, 372 Sayfa

Abstract:
Watermelon (Citrullus lanatus) and melon (Cucumis melo) are plants that are considered
economically important spread over a wide history. They are produced almost anywhere in
our country. The expansin gene family is involved in cell growth and development in plants.
Expansins are consisted of 4 subgroups: EXPA, EXPB, EXPLA and EXPLB. These proteins
have a very important role for improvement tolerance to various stresses and plant
development. In our study, expansin genes in watermelon and melon plant genomes were
determined. A total of 40 genes on 11 chromosomes and 43 genes on 12 chromosomes were
determined on watermelon and melon genomes, respectively. In addition, gene ontology
analyses, detection of miRNAs targeting the expansin genes and gene orthologs in other plants
of expansin genes were also performed. Besides, transcriptome data (RNA-seq) for both
watermelon and melon were separately found in the relevant database. Then, advanced
bioinformatics analyses were performed on these data and the genes to be studied in real-time
PCR were selected depending on the increase in expression levels. To determine the
expression levels of genes, ABA treatment, drought, heat, cold and salt stresses were firstly
applied to the tissues of both plants and then tissues were collected at 0., 1., 3., 6., 12. and 24.
hours after the stress applications. Then, the RNA isolation from tissues and cDNA synthesis
were performed. The genes selected from the transcriptome data were examined by real-time
PCR analysis. As a result of the analyzes, ClaEXPA-04, ClaEXPA-09, ClaEXPB-01,
ClaEXPB-03 and ClaEXPLA-13 genes from watermelon and CmEXPA-10, CmEXPA-12 and
CmEXPLA-01 genes from melon are considered to play a key role in plant tissue development
and resistance to abiotic stress. Our study provides extensive information for understanding of
functions of the expansin genes from watermelon and melon. It also provides a basis for studies
on the stress tolerance of expansin genes under abiotic stress conditions. As a result, it is
thought that this information will be benefit for watermelon and melon breeding studies.
KEYWORDS:Cucumis melo, Citrullus lanatus, Expansin, Abiotic Stress, Gene Expression
Analysis
June 2022, 372 Pag