Medicago truncatula Gaertn. cv. Jemalong bitkisinde nodül oluşumu sırasında küçük-GTP bağlayan proteinlerin rolü
The role of small-GTP binding protein on nodule formation in Medicago truncatula Gaertn. cv. Jemalong
Yazar: ELİF YÜZBAŞIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. GÜL  CEVAHİR ÖZ ; DR. BAYRAM YÜKSEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Botanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany

Özet:
Baklagiller familyasindaki Rhizobium grubu toprak bakterileri ile ortak yaşam sonucu kök yapısında azot fiksasyonu yapabilen nodül dokusunu oluşturmaktadır. Küçük-GTP bağlayan proteinler, ökaryotik organizmalarda anahtar molekül olarak hücre içi veziküler trafik, sinyal iletim yolu, hücre iskeletinin organizasyonu ve hücre bölünmesi gibi süreçlerde rol oynamaktadır.Bu tez çalışmasında, baklagiller familyasının bir üyesi olan Medicago truncatula Gaertn. cv. Jemalong bitkisinde azot eksikliğinde Rhizobium meliloti ve Sinorhizobium meliloti bakterileri ile simbiyotik ilişkinin sonucunda oluşan nodül dokusunda hücre içi molekül taşınmasında rol oynayan küçük-GTP bağlayan protein ailesinde ADP ribozilasyon faktör1 in (Arf1) rolü incelendi. Medicago bitkisinin farklı büyüme evrelerinde kök, nodül, gövde, yaprak ve petiyol gibi organlarında Arf1 molekülü protein düzeyinde immün blot yöntemi kullanılarak belirlendi. Elde edilen protein verilerinde, Arf1 proteininin özellikle nodül dokusunda bulunduğu gösterildi. Aynı zamanda büyümeye paralel bir şekilde bitkinin kök, gövde, yaprak ve petiyol kısımlarında Arf1 protein miktarında artış saptandı. Su kültürü koşullarında kontrollü olarak Sinorhizobium meliloti bakterisi ile enfekte edilen Medicago truncatula bitkisinin kök, nodül, gövde, yaprak ve petiyol dokularında RNA düzeyinde Arf1 in paralog genleri (MtrPut-151a, MtrImGa, Mtr27524313 ve Mtr13597775) gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu yöntemi ile gösterildi. Bu tez çalışmasında, Sinorhizobium meliloti bakterisi ile enfekte edilen Medicago truncatula bitkisinin nodül dokusunda Arf1 in tüm paralog genlerinin yüksek oranda, kök dokusunda ise farklı seviyelerde anlatım yaptığı sonucuna ulaşıldı.Temel hücresel süreçlerde anahtar molekül olarak bilinen Arf1 proteininin, Medicago truncatula bitkisinin azot fiksasyonu için özelleşmiş nodül dokusunda protein ve RNA düzeyinde artış gösterdiği bulundu. Bu çalışmadan elde edilen veriler ışığında, hücre içi veziküler taşınmada rol oynayan Arf1 in paralog genlerinin özellikle nodül dokusunda alt işlev kazanabileceği ileri sürülebilir.

Abstract:
Leguminous plants form nodule tissues which are able to fix nitrogen within the root structure as a result of symbiotic association with Rhizobial soil bacteria. Small GTP-binding proteins play a role in processes such as intracellular vesicular traffic, signal transduction, organization of cytoskeleton and cell division as key molecules in eukaryotic organisms.The role of ADP ribosylation factor1 (Arf1), a member of small GTP-binding protein family involved in intracellular molecule transport in nodule tissue formed as a result of symbiotic relationship with bacterium Rhizobium meliloti and Sinorhizobium meliloti in nitrogen deficiency in Medicago truncatula Gaertn. cv. Jemalong in the legume family, was investigated in this thesis study. Arf1 molecule was determined at protein level in the organs of Medicago plant, such as root, nodule, leaves, shoot and petiole, at different growth stages by using immunoblotting method. The obtained data with this protein indicated that Arf1 was particularly present in the nodule tissue. In addition, the amount of Arf1 protein was determined in the root, shoot, leaves and petiole parts of the plant in the course of progressing growth. In the root, shoot, leaves and petiole tissues of the Medicago plant infected with the relevant bacterium under controlled hydorponic culture conditions, paralogous genes of Arf1 (MtrPut-151a, MtrImGa, Mtr27524313 and Mtr13597775) were studied at RNA level by employing real-time PCR. The present study concluded that all paralogous genes of Arf1 were highly expressed in the nodule tissue. Different expression levels of the paralog genes MtrPut-151a, MtrImGa, Mtr27524313 and Mtr13597775 were observed in the root tissue after bacterial infection of M. truncatula.Arf1 protein, known as key molecule in basic cellular processes, was found to increase at protein and RNA levels in the nodule tissue, specific to nitrogen fixation, of Medicago truncatula. In the light of the data obtained in this study, it may be suggested that paralogous genes of Arf1, which plays a role in intracellular vesicular transport, may acquire subfunctionalization in nodule tissue.