Yabani ve transgenik Oryza sativa L. bitkisinde fotosentetik parametreler ve AGPaz aktivitelerinin karşılaştırmalı analizi
Comparative analyses of photosynthetic parameters and AGPase activity of wild type and transgenic Oryza sativa L. plants
Yazar: KAYHAN DERECİK
Danışman: PROF. DR. GÜL ÖZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany
Dizin: Nişasta = Starch ; Oryza sativa = Oryza sativa ; Transgenik bitkiler = Transgenic plants ; Verim = Yield

Özet:
Bu çalışmada, farklı ADP-glukoz pirofosforilaz (AGPaz) mutasyonlarına sahip ikinci nesil transgenik ve yabanıl çeltik (Oryza sativa L.) bitkilerinde nişasta miktarı ve AGPaz aktiviteleri, fotosentetik etkinlik ile pigment miktarlarının karşılaştırmalı analizi hedeflenmiştir. Yabanıl türden farklı aminoasit bakiyeleri içeren IV, QC ve IVQC AGPaz büyük alt birim mutasyonlarına sahip transgenik çeltik bitkileri ile yabanıl çeltik bitkisi uzun gün koşullarında iklim odalarında yetiştirilmiştir. İkinci nesil transgenik ve yabanıl çeltik bitkilerinin yapraklarında taşınabilir fotosentez cihazını kullanarak klorofil floresans ölçümlerine dayanarak fotosentetik kapasite analizleri yapılmıştır. Klorofil a, klorofil b, klorofil a/b, total klorofil içerikleri hesaplanmıştır. Ayrıca yapraklardaki nişasta verimi iyot boyama yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Bunun yanında yapraklardaki AGPaz kinetik parametereleri de enzim kinetik karakterizasyon ile belirlenmiştir. Klorofil pigment analizinde yapraklardaki Klorofil a, klorofil b, klorofil a/b ve total klorofil içeriklerinde ve fotosentetik floresans ölçümlerinde yabanıl ve transgeni bitkilerinde belirgin bir fark bulunamamıştır. Fakat AGPaz kinetik karakterizasyonunda kısmen saflaştırılmış QC mutantlı AGPaz enzimleri yabanıl tip ve diğer mutant AGPaz enzimlerine göre, ATP ve G1P substratlarına daha yüksek bağlanma affinitesi göstermiştir. Iyot boyama yönteminde de QC mutantlı bitki yapraklarında yabanıl tip ve diğer mutantlara kıyasla daha yüksek miktarda nişasta tayin edilmiştir. Sonuç olarak QC mutantlı transgenik çeltik bitkilerinin AGPaz yapısının daha stabil bir karakter sergilediği ve yapraklarındaki nişasta miktarının yabanıl tipe oranla artış gösterdiği bulunmuştur. Bu verilerin ileride elde edilecek üçüncü nesil transgenik bitkilerin fizyolojik ve morfolojik çalışmalarına ışık tutacağı düşünülmektedir.

Abstract:
In the current study, we aim to determine the photosynthetic activity of transgenic rice which have different ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase) mutations and wild rice plants (Oryza sativa L.) and comparative analysis of amount of pigment and AGPase enzyme activity. Wild type and transgenic rice plants which have IV, QC and IVQC mutations which containing different amino acid content with the AGPase large subunits were grown in the climate chambers adjusted to long day conditions. Chlorophyll fluorescence measurements and photosynthesis capacity calculations were performed on live leaves of mutant and wild rice plants by using portable photosynthesis device. Chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll a/b and total chlorophyll content were calculated and the comparison of starch quantities was obtained by using starch iodine staining method. In addition, AGPase kinetic parameters in the leaves were determined by enzyme kinetic characterization. Chlorophyll pigment analysis showed no significant difference in chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll a/b and total chlorophyll contents of leaves and in photosynthetic fluorescence measurements in wild and transgenic plants. However, the partially purified QC mutant AGPase enzymes in AGPase kinetic characterization showed higher binding affinity to ATP and G1P substrates than wild-type and other mutant AGPase enzymes. In the iodine staining method, the QC mutant plant leaves were assigned wild type and higher amount of starch than the other mutants. As a result; the AGPase structure of the QC mutant transgenic rice plants exhibited a more stable character and increased starch starch content. It is thought that these data will shed light on the physiological and morphological studies of the third generation transgenic plants to be obtained in the future.