Şeker pancarında (Beta vulgaris ssp. vulgaris) imidazolinon grubu herbisitlere dayanıklılık oluşturmak için genom düzenlemesi
Genome editing for imidazolonone herbicides resistance in sugar beet (Beta vulgaris ssp. vulgaris)
Yazar: ANIL MEHMET BALTACI
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARSLAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Bitkisel Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Şeker pancarında verim ve kalite özelliklerinin ıslah çalışmalarıyla iyileştirilmesinin yanı sıra biyotik ve abiyotik stres faktörlerine karşı tolerant ya da dayanıklı çeşitler geliştirilmeye başlanmıştır. Biyotik stres faktörlerinden biri olan yabancı otlara karşı mücadele yöntemlerinin başında herbisit uygulaması gelmektedir. Ancak herbisit uygulaması kültür bitkisine de zarar verebilmektedir. Bu nedenle herbisite dayanıklı çeşitlerin ekimi herbisit uygulaması için oldukça önem arz etmektedir.   
Çalışmada 3 adet sgRNA tasarlanmıştır ve ALS geni üzerinde C→T nokta mutasyonu oluşturulması amaçlanmıştır. Tasarlanan sgRNA'ları ve Cas9'u içeren plazmit E. coli'de çoğaltıldıktan sonra petiyol eksplantlarına Agrobacterium aracılı aktarım tekniğiyle aktarılmaya çalışılmıştır. AgrobacteriumGV3101 suşu ile inoküle edilen petiyol eksplantları şeker pancarında besin ortamlarının optimizasyonu çalışmasında en yüksek rejenerasyon oranına sahip (%14) selektif antibiyotikler ve 0.5 mg/L KN + 0.25 mg/L NAA içeren ortam içerisinde rejenere edilmiştir. Rejenere olan eksplantlarından 5 adet bitkicik elde edilmiştir ve köklendirilmiştir. Köklendirmeden sonra Aklimatizasyon işlemi yapılmıştır. Moleküler test için yaprak DNA izolasyonu yapılarak ALS bölgesinin dizisinde farklılık oluşup oluşmadığını gözlemlenmiştir. Herbisite dayanıklılık testlerinde imizamox etken maddeli bir herbisit kullanılmıştır. Yapılan uygulamalarda ALS geninin hedef bölgesinde herhangi bir değişiklik olmadığı belirlemiştir ve aynı zaman imizamox uygulaması yapılan bitkilerin de tamamının öldüğü gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: CRISPR/Cas9, Doku Kültürü, Gen Aktarımı, Bitki Islahı

Abstract:
In addition to the enhancement of the yield and quality characteristics of sugar beet through breeding studies, the development of tolerant or resistant varieties has commenced in response to the necessity of addressing biotic and abiotic stress factors. Herbicide application represents a principal method of control against weeds, which constitute one of the biotic stress factors. However, the use of herbicides can also result in damage to non-target cultivated plants. Consequently, the deployment of herbicide-resistant varieties is of paramount importance in the context of herbicide application.
In this study, 3 sgRNAs were designed and it was aimed to create C→T point mutation on ALS gene. The designed sgRNAs and the plasmid containing Cas9 were amplified in E. coli and then transferred to petiole explants by Agrobacterium-mediated transfer technique. Petiole explants inoculated with AgrobacteriumGV3101 strain were regenerated in the medium containing selective antibiotics and 0.5 mg/L KN + 0.25 mg/L, which had the highest regeneration rate (14%) in the study of optimisation of media in sugar beet. Five regenerated plantlets were obtained from the explants and rooted. After rooting, acclimation was performed. For molecular test, leaf DNA isolation was performed and it was observed whether there was a difference in the sequence of ALS region. Imızamox was used in herbicide resistance test. It was determined that there was no change in the target region of the ALS gene and at the same time, it was observed that all of the plants treated with imizamox died.
Keywords: CRISPR/Cas9, Tissue Culture, Gene Transfer, Plant Breeding