Buğdayda kök ve kök boğazı çürüklüğü hastalığı ve tuza karşı dayanıklılık sağlayan mikrorna'ların aktivitesinin belirlenmesi
Determination of mirna activities for resistance against foot and root rot disease and salt stress in wheat
Yazar: ABDİL HAKAN EREN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ERAYMAN
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Ekmeklik buğday = Bread wheat

Özet:
Abiyotik (tuz) ve biyotik (patojen) stresler, ekonomik önemi olan tahıllar dâhil, tüm bitkilerin normal fizyolojik işlevlerinde değişikliklere yol açmaktadır. Buğday (Triticum aestivum L.) yaşamı süresince birçok stres faktörü ile karşılaşmaktadır. Bu stres faktörleri, buğday üzerinde nadiren de olsa tek başlarına etki yapabilirken, genellikle etkilerini eş zamanlı olarak gerçekleştirmektedirler. Bu tez çalışmasında gen ifadesi analizi yaklaşımı olan mikroarray uygulaması ile buğdayın çoklu stres faktörleri ile yaprak ve kök dokularına ait örnekler alınarak buğdayda dayanıklı (R) ve hassas (S) genotiplerindeki miRNA'lara ait ifade düzeyi saptanması amaçlanmıştır. 
Bu amaçla buğdayda kök ve kök boğazı çürüklüğüne neden olan F. culmorum ve B. sorokiniana patojenleri seçilerek R ve S genotiplerine bu patojenlerin aşılaması yapılarak aşırı nemli ortamda gelişmesi sağlanmıştır. Ayrıca tuz uygulaması için stres grubu örnekleri 5 gün süre ile 200 mM NaCl çözeltisi ile muamele edilmiştir. Bu doğrultuda 11.861 adet miRNA probu içeren geniş çaplı mikroarray hazırlanarak R ve S genotiplerine ait 4 kütüphane oluşturularak mikroarray taraması yapılmıştır.
Çalışmada toplamda kontrol uygulamasına göre kat değişimi (fold change) 1,45'den fazla olan 131 miRNA tespit edilmiştir. F. culmorum ve B. sorokiniana patojenlerinin uygulanması sonucu 87 miRNA, tuz uygulamasında ise 44 miRNA'nın ifade seviyelerinde değişim tespit edilmiştir. İfade seviyelerindeki değişimler hem kontrol ve stres uygulanmış aynı çeşitler arasında, hem de dayanıklı ve hassas çeşitler arasında gözlenmiştir. Çalışmamız sonucunda biyotik ve abiyotik uygulamaların etkileri sonucu ifade olan miRNA'lar tespit edildiği gibi genotipik farklılıklar nedeniyle de ifade değişimleri gözlenmiştir. Elde edilen bu miRNA'lara karşılık gelen hedef genlerin de ifadelerinde benzer değişimler belirlenmiştir. 
Sonuçta R ve S genotiplerinde tespit edilen 87 miRNA'nın kök ve kök boğazı çürüklüğüne, 44 miRNA'nın ise tuz stresine yanıtta görev aldığı ve bu miRNA'ların yaklaşık 1200 üzerinde gen ailesini hedef aldığı tespit edilmiştir. Çalışmanın sonuçları biyotik ve abiyotik stres şartlarına dayanıklı çeşitlerin ıslahında seleksiyon için yeni markörlerin elde edilmesine imkân sağlayacak potansiyelde olduğu öngörülmektedir.

Abstract:
Abiotic and biotic stresses cause dramatical changes in physiology of most of the crop plants including wheat. During its life cycle, wheat (Triticum aestivum L.) encounters many stress factors. These stress factors less frequently show their effects singly but mostly they ocur simultenously. In this dissertation thesis, using micro array approach, one of the gene expression analyses, we attempted to assess gene expression levels of miRNAs on roots and leaves of wheat cultivars previously identified as resistant (R) and susceptible (S). Fort his purpose, we chose F. culmorum and B. sorokiniana causing foot and root rot which are inoculated on R and S genotypes of wheat. In addition, wheat plants underwent salt stress for 5 d in 200 mM NaCl.
Afterwards, four libraries belonging to R and S genotypes were screened with microarrays containin 11,861 miRNA probes. A total of 131 miRNAs, whose fold change values are bigger that 1.45, was obtained in this study. Significant changes were observed on levels of 87 miRNAs after fungus inoculations and 44 miRNAs after salt treatment. Changes in expression levels were observed both between control and treated plants, and between resistant and susceptible plants. Our results showed that expression differences of miRNAs dependent upon not only treatments but only genotypic differences. Additionally target gene analyses also showed similar expression differences were obtained on target genes corresponding to the miRNAs assessed in this study. 
As a result, a total of 87 miRNAs related to foot and root rot disease as well as 44 miRNAs related to salt stress were identified and they are observed to target more that 1200 gene families. It is considered that results of this study are expected to breeding of wheat cultivars resistant to biotic and abiotic stress conditions by utilizing potantially useful new marker systems.