Kuraklık stresi uygulanmış mercimek (Lens Culinaris Medik.) bitkisinin RNA dizileme yöntemi ile transkripsiyonel analizi
Transcriptional analysis of lentil (Lens culinaris Medik.) plant exposed to drought stress by RNA sequencing method
Yazar: HANDE MORGİL
Danışman: PROF. DR. GÜL CEVAHİR ÖZ ; PROF. DR. İBRAHİM HALİL KAVAKLI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany

Özet:
Kuraklık stresi, mercimek de dahil olmak üzere tarımı yapılan bitkilerin büyümesini ve verimliliğini etkileyen ana çevresel faktörlerden biridir. Bu tez çalışması kısa ve uzun süreli kuraklık koşullarında yetiştirilen mercimek fidelerinin kök ve yapraklarında genom boyunca meydana gelen transkripsiyonel düzenlemeler hakkında bilgi edinmek amacı ile Lens culinaris Medik. cv. Sultan çeşidi kullanılarak yapılmıştır. Biyokimyasal ve fizyolojik parametreler ölçülerek mercimek için kuraklık stres koşulları oluşturduktan sonra, örnekler de novo RNA sekanslama bazlı transkriptom analizine tabi tutulmuştur. Bu transkriptler üzerinde farklı eksprese edilen gen (DEG) analizi, kuraklık stres süresinin, mercimek kökündeki transkripsiyonel düzenleme üzerinde daha büyük bir etkisi olduğunu göstermiştir. Kısa süreli kuraklık stresi altında DEG'lerin sayısı 2.915 iken, kökteki uzun süreli kuraklık stresi altında bu sayısı 18.327'ye yükselmiştir. Ayrıca, gen ontolojisi analizi; protein fosforilasyonu, sinyal iletimi, transkripsiyonun düzenlenmesi, DNA replikasyonu ve kök meristem kimliğinin korunması gibi biyolojik işlemlerin uzun süreli kuraklık stresine cevap olarak farklı şekilde düzenlendiğini ortaya çıkarmıştır. Ek olarak, sirkadiyen ritim ve fotorespirasyonda rol oynayan DEG'lerin varlığı, bitki büyümesini ve hayatta kalmasını düzenleyen iç osilatörler üzerinde kuraklık stresinin olumsuz bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, bu çalışma, kısa ve uzun süreli kuraklık koşullarında mercimek  bitkisinin kök ve yapraklarında karşılaştırılabilir nitelikte olan ayrıntılı bir transkriptom yanıtının varlığını ortaya çıkarmıştır. Bulgularımız, kuraklık stresi karşısında yapraklardaki genlerin düzenlenmesine ek olarak, aynı zamanda köklerde düzenlenen genlerin de önemli olduğunu ve mercimek kuraklık toleransının iyileştirilmesi için göz önünde bulundurulması gerektiğini düşündürmektedir.

Abstract:
Drought stress is one of the main environmental factors affecting the growth and productivity of the cultivated crops, including lentils. In this thesis, we aimed to obtain information about genome wide transcriptional regulation of Lens culinaris Medik. cv. Sultan roots and leaves in short and long term drought conditions. After drought stress conditions for lentil were generated by measuring biochemical and physiological parameters, samples were subjected to de novo RNA sequencing-based transcriptome analysis. Analysis of differentially expressed genes (DEGs) on these transcripts has shown that the duration of drought stress has a greater effect on the transcriptional regulation at the lentil root. While the number of DEGs under short-term drought stress was 2.915, in the long-term drought stress of the root, the number of DEGs increased to 18.327. Furthermore, the Gene Ontology analysis revealed that biological processes such as protein phosphorylation, signal transduction, transcription regulation, DNA replication, and preservation of root meristem identity were arranged differently in response to long-term drought stress. In addition, DEGs that play a role in circadian rhythm and photoreceptions show that drought stress has a negative impact on internal oscillators that may have detrimental consequences on plant growth and survival. In conclusion, this study revealed a detailed comparative transcriptome response in the roots and leaves of lentil plants in short and long-term drought conditions. Our findings suggest that not only the regulation of the genes in the leaves is important, but also the genes regulated in the roots are important in terms of drought stress and it should be considered for the improvement of lentil plant against drought tolerance