Baklagillerde F-box/WD40 genlerinin anlatım analizleri
Expression analysis of F-box/WD40 genes in legumes
Yazar: HALUK ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. NESLİHAN TURGUT KARA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics
Dizin: Moleküler genetik = Molecular genetic

Özet:
Doğada, bitkiler gelişimlerini ve verimliliklerini büyük ölçüde etkileyen çeşitli abiyotik stres faktörlerine maruz kalır. Küresel iklim değişikliğinin sonuçlarından tuzluluk gün geçtikçe tarım arazilerini kullanılamaz hale getiren, sıcaklık ise bitki gelişimini tehdit eden abiyotik stres faktörleridir. Yaşanabilecek muhtemel açlık tehditlerine karşı, bitkilerin yanlış tarım tekniklerine veya küresel ısınma nedeniyle değişen çevre koşullarına verdikleri cevapların moleküler mekanizmalarının anlaşılması ile strese dayanıklı bitkiler geliştirilmeli ve tarımın sürdürülebilirliği sağlanmalıdır. İnsan beslenmesinin önemli bir parçası olan baklagillerin üretimi çeşitli stres faktörleri nedeni ile tehdit altındadır. Bu sebeple fasulye, nohut ve yonca gibi bitkilerin stres faktörlerine karşı gösterdikleri fizyolojik ve moleküler cevaplar birçok araştırma ile incelenmiştir. Bu tez çalışmasında ise F-box ve WD40 motiflerini birlikte içeren, SCF kompleksinin alt birimi olan protein genlerinin sıcaklık ve tuzluluk streslerine verdikleri moleküler cevaplar ilk kez incelenmiştir. Genom dizilimleri tamamlanmış baklagillerden fasulye, nohut ve yoncada sadece 6 adet F-box/WD40 proteini tanımlanmıştır. Baklagil F-box/WD40 proteinlerinin biyoinformatik analizleri sonucunda, proteinlerin 3 boyutlu yapıları ve protein–protein etkileşimleri incelenmiş olup, türler arasında 3 boyutlu yapının yüksek oranda korunduğu, protein-protein etkileşiminin beklendiği gibi çoğunlukla ubikitin proteazom sisteminde bulunan proteinler ile sağlandığı belirlendi. Fasulye, nohut ve yonca tohumları in vitro çimlendirildikten sonra fasulye ve nohut bitkilerine 15. gün, yonca bitkisine ise 30. gün 38oC sıcaklık ve 180 mM tuzluluk stresi uygulanmıştır. Stres uygulaması sonunda kök, gövde ve yaprak dokularından total RNA izolasyonu ve cDNA sentezi yapılarak GZ PZR ile gen anlatım analizleri yapılmıştır. Özetle, biyoinformatik analizler sonucu bulunan F-box/WD40 motifleri içeren olası baklagil Met30 ve WD40/YVTN proteinlerinin gen anlatım analizleri, sıcaklık ve tuzluluk streslerine verilen yanıtta doğrudan rolleri olduğunu düşündürmektedir. Dizi benzerlikleri ve anlatım analizi profillerine bakarak olası baklagil Met30 ve WD40/YVTN proteinlerinin abiyotik stres koşullarındaki rolünün Cdc34/SCF kompleksi ile ilgili olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In nature, plants are subjected to variety of abiotic stress factors that greatly affect their development and productivity. As a result of global climate change, salinity is an abiotic stress factor that makes agricultural land unusable day by day and temperature threatens plant growth. The production of legumes, which are an important part of human nutrition, is threatened by various stress factors. For this reason, the physiological and molecular responses of plants such as beans, chickpeas, and barrel medic to stress factors have been analyzed in many studies. In this thesis, the molecular responses of protein genes, which are the subunits of the SCF complex, and contain F-box motif and WD40 repeats together, to temperature and salinity stress were examined for the first time. Only 6 F-box/WD40 proteins were identified in common beans, chickpeas, and barrel medic from legumes whose genome sequences were completed. As a result of the bioinformatics analysis of the legume F-box/WD40 proteins, the 3-dimensional structures and protein-protein interactions of the proteins were examined, and it was determined that the 3-dimensional structure was highly preserved among the species, and the protein-protein interaction was mostly provided by the proteins in the ubiquitin proteasome system, as expected. After the common bean, chickpea, and barrel medic seeds were germinated in vitro, bean and chickpea plants were applied on the 15th day and barrel medic plant on the 30th day with 38oC temperature and 180 mM salinity stress. At the end of the stress application, total RNA isolation and cDNA synthesis were performed sequentially from the root, stem and leaf tissues, and gene expression analysis was performed with qPCR. In conclusion, gene expression analysis of putative legume Met30 and WD40/YVTN proteins containing F-box/WD40 motifs found as a result of bioinformatics analysis suggests that they have direct roles in the response to temperature and salinity stresses. By looking at sequence similarities and expression analysis profiles, it was concluded that the role of putative legume Met30 and WD40/YVTN proteins in abiotic stress conditions is related to the Cdc34/SCF complex.