Fusarium graminearum'da retrotranspozon temelli moleküler markır taraması
Retrotransposon based-molecular marker monitoring in Fusarium graminearum
Yazar: GİZEM GÖKÇEN YILMAZ
Danışman: PROF. DR. GÜLRUH ALBAYRAK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Yüksek lisans tez çalışmasında; BARE-1 retrotranspozonuna ait LTR benzeri dizilerin Fusarium graminearum genomundaki varlığı ilk defa IRAP (ing., Inter Retrotransposon Amplified Polymorphism)  yöntemi kullanılarak gösterildi. Aynı zamanda, izolatlar arasındaki ilişki retrotranspozon hareketliliğine göre değerlendirildi. Öncelikle, arpa (Hordeum vulgareL.) retrotranspozonunun uzun uç tekrarları (ing., long terminal repeat- LTR) veri bankalarında kayıtlı F. graminearum'un kromozomunlarından elde edilen kontiglerde biyoinformatik araçlar kullanılarak belirlendi. Retroelementlerin LTR'leri arasındaki bölgelerin varlığı iki referans ırk (88-1 ve H-11) ile birlikte Türkiye ve İran'da hastalıklara yol açan 45 F. graminearum izolatının genomik DNA'sında IRAP analizi ile araştırıldı. 47 izolat arasındaki benzerlik oranı Nei ve Li katsayısına göre hesaplandı ve izolatların genetik ilişkisi dendrogramla gösterildi.
Arpa genomu için geliştirilen beş oligonukleotid primer,mantar genomuna yerleşen LTR'lerin ara dizilerinin polimeraz zincir reaksiyonu (PZR) ile çoğaltımında dört farklı kombinasyonda (LTR6150/3'LTR, LTR6149/LTR6150, doğrudan pBARE-1/ters pBARE-1,LTR6149/3'LTR) kullanıldı. Çalışmada boyutları 100-5000 bç arasında değişen toplam 43 IRAP markırı skorlandı. T2 ve T3 izolatları arasındaki benzerlik %100 olarak hesaplandı. Bu iki izolatın aynı retroelement hareketprofiline sahip olduğu belirlendi. Aynı zamanda, Fg18/Fg56, Sh14/Sh15 ve Sh5/Fg4 izolat çiftleri arasındaki benzerlik oranı %96,6 olarak bulundu.Bulgular aynı benzerlik yüzdesini paylaşan bu izolat çiftlerinin farklı IRAP markır profillerini sergilediğini gösterdi. Birbirine en az benzeyen (çeşitlilik oranı= % 90,5)  Fg4 ve Sh15 izolatlarıydı. Ek olarak iki referans ırk arasındaki benzerliğin %80 olduğu bulundu.
Dendrogramda 45 dallanma noktası yer aldı. İzolatlar iki ana gruba ayrıldıktan sonra fenon ve alt fenonlara bölündü.Fg170 izolatı, diğer izolatlardan farklı retrotranspozon hareket profiline sahip olduğu için bu iki grubun dışında kaldı. Beşi (4F, 1F, F5, F6, F7) hariç yurdumuz orjinli izolatlar birbirleri ile ilişkili kümeler halinde ancak coğrafik bölgelerinden bağımsız olarak yer aldı. Aynı zamanda, bu kümeler İran izolatları arasında dağıldı.Ek olarak, iki referans aynı alt grup içinde yurdumuz izolatlarıyla bir arada bulundu.  
Bu çalışmada, türiçi retrotranspozon hareketi F. graminearum'da IRAP analizi yöntemi ile ilk kez araştırılmıştır. Genetik ilişki genomik benzerlik ve/veya çeşitlilik yerine retrotranspozonun genomda yerleştiği pozisyonlar arasındaki bölgelerin benzerliği temeline göre ortaya konmuştur. Aktif olarak hareket eden retroelementler F. graminearum izolatları arasındaki çeşitlilikten sorumludur. BARE-1'e ait LTR'ler arasındaki bölgelerin F. graminearum genomunda belirlenmesi bu dizilerin evrimsel süreçte bitki-patojen etkileşiminin bir sonucu olarak arpadan mantar genomuna aktarılmış olabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
In this master thesis, presence of  LTR like sequences belong to retrotransposon BARE-1 on Fusarium graminearum genome was demostrated by using inter retrotransposon amplified polymorphism (IRAP) for the first time. Also, relationship among isolates was evaluted according to retrotransposon mobility. At first, long terminal repeats (LTRs) of barley (Hordeum vulgare L.) retrotransposon was detected on contigs obtained from all chromosomes of F.graminearum, registered on databases, via bioinformatic tools. Presence of the regions between LTRs of retroelements were examined on genomic DNAs of 45 F. graminearum isolates, causing diseaes in Turkey and Iran, together with two reference strains (88-1 and H-11) with IRAP analysis. Similarities among  47 isolates were calculated according to Nei and Li coefficient, and genetic relationship among them was shown with a dendrogram. 
Five oligonucleotide primers, which were developed for barley genome, were used at four different combinations (LTR6150/3'LTR, LTR6149/LTR6150, direct pBARE-1/reverse pBARE-1, LTR6149/3'LTR) in the amplification of inter regions of LTRs, integrated on the fungal genome, by polymerase chain reaction (PCR). Totally 43 IRAP markers, ranged from 100 to 5000 bpwere scored, in this study. Similarity between T2 and T3 isolates were calculated as 100%. It was demonstrated that they had same retroelement mobility profile. In adition, similarity ratio between Fg18/Fg56, Sh14/Sh15 and Sh5/Fg4 isolate pairs were found as 96,6%. Findings revealed that these isolate couples which were sharing the same similarity percentage displayed different IRAP marker profiles. The most distant (diversity= 90,5%)isolates were Fg4 and Sh15. Moreover, similarity between two reference srains was 80%. 
Totally 45 nods were present in the dendrogram. After isolates were seperated into two main groups, they were divided into phenons and subphenons. Isolate Fg170 stayed out of the two groups since it had different retrotransposon mobility profiles from another isolates. All isolates orginated from Turkey, except five (4F, 1F, F5, F6, F7), located as related clusters, but independently found from their geographical regions. Also, these clusters dispersed among Iranian isolates. Moreover, two references were found within the same subgroup together with Turkish isolates.  
In this study, interspesific retrotransposon mobility was investigated in F. graminearum with IRAP, for the first time. Genetic relationship was revealed based on similarity of inter retrotransposons regions within the genome instead of whole genomic similarity and/or diversity. Actively moving retroelementsare responsible for the diversity among F. graminearum isolates.Detection of inter regions of LTRs belongs to BARE-1 on F. graminearum genome is thought that these sequences should be transferred to fungal genome from barley as a result of plant-pathogen interaction in evolutionary process.