Kuraklık stresine maruz bırakılan nohut (Cicer arietinum L.) bitkilerinde arbüsküler mikorizal simbiyozisin meydana getirdiği proteom değişimlerinin incelenmesi
Investigation of proteome changes caused by arbuscular mycorrhizal symbiosis in chickpea (Cicer arietinum L.) plants exposed to drought stress
Yazar: CEREN KÜÇÜMEN ASLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞİN GÜZEL DEĞER ; ÖĞR. GÖR. SERTAN ÇEVİK
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany
Dizin: Bitki proteinleri = Plant proteins

Özet:
Bitkiler kuraklık stresine maruz kaldıklarında çeşitli morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler cevaplar verirler. Kuraklık stresi koşullarında, özellikle C3 bitkilerinde, stomaların kapandığı bilinmektedir. Stomaların kapanmasıyla fotosentez sınırlanır ve buna bağlı olarak ürün veriminde düşüşler meydana gelir. Bu çalışmada kuraklık stresine maruz kalan nohut (Cicer arietinum L.) bitkilerinde mikorizal simbiyozisin stres toleransındaki rolleri proteomik yöntemler kullanılarak araştırılmıştır. Nohut bitkileri mikorizalı ve mikorizasız olmak üzere iki gruba ayrılmıştır. Nohutlar 21 gün boyunca büyütüldükten sonra yarısı kuraklık stresine maruz bırakılmıştır. 12 günlük kuraklık stresi uygulamasının ardından örnekler hızlı bir şekilde hasat edilerek sıvı azota alınmıştır. TCA-Aseton metoduyla protein izolasyonu yapılan örnekler, SDS-PAGE elektroforezinde kontrol edilmiştir. LC-MS/MS yöntemi ile ekspresyonu değişen proteinlerin kimlik tanıları yapılmıştır. Belirlenen proteinler lokasyon ve işlevlerine göre kategorize edilmiştir. Kontrol gruplarının karşılaştırılmasında Kontrol ve kontrol mikoriza grupları arasındaki karşılaştırmalı proteom değişimlerinde 82 protenin kimlik tanısı yapılmıştır. Kurak ve kurak mikoriza grupları arasındaki karşılaştırmalı proteom değişimlerinde ise 16 proteinin kimlik tanısı yapılmıştır. Özellikle kurak grupta mikoriza uygulamasıyla birlikte fotosentez ve enerji metabolizmasında rol oynayan proteinlerin ekspresyonlarında artışlar olduğu görülmüştür. Bununla birlikte antioksidan ve translasyon düzenleme mekanizmalarında rol oynayan proteinlerin sentezinin arttığı, azaldığı veya yeni oluştuğu gözlenmiştir. Elde edilen veriler, mikoriza uygulamasıyla birlikte kuraklık stresine karşı antioksidan, fotosentez ve enerji mekanizmaları başta olmak üzere aktif bir cevap oluşturulduğunu göstermiştir. Bu çalışmanın bulguları, nohut bitkilerinin kuraklık stresine tepkisinde mikorizanın protein kompozisyonunu değiştirerek etkili olduğunu göstermektedir. Çalışma, özellikle gen mühendisliği alanında çalışan bilim insanları için önemli veriler barındırmaktadır.

Abstract:
Plants give a various morphologic, physiological, biochemical and molecular responses when exposed to drought stress. In drought stress condition, especially in C3 plants, it is known that stomata close. . With the closure of the stomata, photosynthesis is limited and consequently a decrease in product yield occurs. In this study, the roles of mycorrhizal symbiosis in stress tolerance in chickpea (Cicer arietinum L.) plants exposed to drought stress were investigated using proteomic methods. Chickpea plants are divided into two groups, with and without mycorrhiza. After growing chickpeas for 21 days, half were exposed to drought stress. After 12 days of drought stress application, the samples were harvested quickly and taken into liquid nitrogen. Samples with protein isolation using the TCA-Acetone method were checked in SDS-PAGE electrophoresis. Proteins which varying expression were identified by using the LC-MS/MS method. The determined proteins were categorized according to their location and functions. 82 proteins were identified in the comparative proteome changes between control and control mycorrhiza groups. Identification of 16 proteins was made in the comparative proteome changes between drought and drought mycorrhiza groups. Especially in the drought group, with the application of mycorrhiza, it was observed that there was an increase in the expression of proteins involved in photosynthesis and energy metabolism. However, it has been observed that proteins that play a role in antioxidant and translation regulation mechanisms increase, decrease or newly formed. The data obtained showed that with the application of mycorrhiza, an active response was created against drought stress, especially antioxidant, photosynthesis and energy mechanisms. The findings of this study show that the mycorrhizae is effective in the response of chickpea plants to drought stress by changing the protein composition. The study contains important data especially for scientists working in the field of genetic engineering.