Krom (VI) stresi uygulanmış fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisinde tcp gen ailesi transkripsiyon faktörlerinin real-tıme PCR yöntemiyle MRNA ifade seviyelerinin incelenmesi
Analysis of mrna expression levels of TCP gene family transcription factors using real-time PCR method in chromium (VI) stressed common bean (Phaseolus vulgaris L.)
Yazar: SEDA KESKİN
Danışman: PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics
Dizin: Ağır metal kirliliği = Heavy metal pollution ; Ağır metaller = Heavy metals ; Fasulye = Bean ; Gen ifadesi = Gene expression ; Krom = Chromium ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Polimeraz zincirleme reaksiyonu = Polymerase chain reaction

Özet:
Bitkiler yapıları gereği kolayca biyotik ve abiyotik stres türlerine maruz kalabilirler. Dolayısıyla bitkiler stres faktörleri ile genetik seviyede başa çıkmak zorundadırlar. Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) ekolojik açıdan ve besleyiciliği bakımından dünyada önemli bir yeri olan ve büyük ölçüde tüketim oranına sahip olan bir baklagil türüdür. Stres faktörleri canlıların çoğunda olduğu gibi fasulye yetiştiriciliğinde de büyüme ve gelişmeyi sınırlayan faktörlerden biridir. Günümüzde, biyoteknolojik uygulamalar bitkilerin değişik stres koşullarına uyumlu hale getirilmesinde ve tarımda verimin artırılmasında önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle bitkilerin stres faktörlerine verdikleri moleküler cevapların mekanizmalarının araştırılması oldukça önemlidir. TCP proteinleri yaprak büyümesi, organogenez, yanal dallanma gibi bitki gelişimi ve büyümesinde rolleri olan önemli transkripsiyon faktörlerini içeren bir gen ailesidir. Krom (VI) yüksek konsantrasyonlarda tohum çimlenmesini engeller, kloroplast ve hücre zarının yapısını değiştirerek reaktif oksijen türlerinin ortaya çıkmasına neden olur, hayvanlar ve insanlar üzerinde de zarar verici etkileri bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında krom stresi altındaki fasulye bitkisinde Pvul-TCP-2, Pvul-TCP-3, Pvul-TCP-13, Pvul-TCP-20, Pvul-TCP-27 gen ifadelerinin mRNA seviyesinde analiz edilmesi amaçlanmıştır. Tescilli fasulye çeşidi olan Zülbiye tohumları sterilize edilerek steril perlit ortamına ekilmiştir. Fasulye bitkileri 18 gün sonra trifoliat (üç yapraklı) hale geldiklerinde iklim odasında doğrudan kontrol grubu hariç 100 µM K2Cr2O7 (Potasyum dikromat) içeren Hoagland sıvı besi yerine aktarılarak 3 saat ve 24 saat krom (VI) stresine maruz bırakılmışlardır. Her bitki örneğinin kök ve yaprakları belirlenen zamanlarda kesilip homojenize edilerek RNA izolasyonu ve cDNA sentezi ardından Real-Time PCR ile analizleri yapılmıştır. Analizler sonucunda beş TCP geninin ifadelerinde kontrole göre artış gözlenmiş; ancak Pvul-TCP-27 geninin her koşulda kontrole göre anlamlı bir şekilde diğerlerinden daha fazla ifade artışı gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca 24 saat stres altında kalan TCP genlerinin ifadelerinin, 3 saate göre daha fazla artış gösterdiği bulunmuştur. Tez çalışmasında elde edilen sonuçlar TCP gen ailesinin fasulye bitkisinde krom (VI) ağır metal stresine karşı savunma mekanizmasında rol oynadığını savunmaktadır.

Abstract:
Plants can easily be exposed to abiotic and biotic stresses because of their structure. Consequently, they have to cope with stress factors at genetic level. Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is species of legume with a large consumption rate in the world in terms of its ecologically and substantially. Abiotic stress factors restrict growth and development in bean cultivation as in most crop species. Nowadays, biotechnological applications play important roles in adaptation of plants to the different stress conditions and increasing productivity in agriculture. For this reason, it is important to investigate the mechanisms of molecular responses to stress factors in plants. TCP proteins are one of an important transcription factor families, having important functions in plant growth and development, such as leaf growth, organogenesis, lateral branching. Hexavalent chromium prevents seed germination at high concentrations, altering the structure of chloroplasts and cell membranes, leading to the emergence of reactive oxygen species, also harmful effects on animals and humans. In this study we aimed to investigate the changes in Pvul-TCP-2, Pvul-TCP-3, Pvul-TCP-13, Pvul-TCP-20, Pvul-TCP-27 genes expressions in common bean under chromium stress at mRNA level. For this purpose Phaseolus vulgaris cv. Zulbiye seeds were sterilized and were planted in sterile perlite medium. Plants that have been grown in climate chamber and become trifoliate after 18 days, were exposed 100 µM K2Cr2O7 (potassium dichromate) containing Hoagland liquid medium for 3 and 24 hours. Then leaf and root samples of exposed and control plants were collected, homogenized immediately and RNA extraction was performed. Real-Time PCR analysis following cDNA synthesis. The result of the analysis showed an increase in the expression of all genes compared to the control; however it has been observed that the expression in, Pvul-TCP-27 gene is more pronounced than the others in all conditions compared to the control. Furthermore, TCP gene expression was higher in samples exposed to stress for 24 hours compared to 3 hours. The results suggest that the TCP gene family plays an important role in the defense mechanism against hexavalent chromium heavy metal stress in common plants.