Fasulye bitkisinde (Phaseolus vulgaris L.) malat dehidrogenaz (MDH) gen ailesinin biyoinformatik karakterizasyonu ve tuz stresi ile olan ilişkisinin araşırılması
Bioinformatic characterization of malate dehydrogenase (MDH) gene family in common bean plant (Phaseolus vulgaris L.) and investigation of its relationship with salt stress
Yazar: SERENAY YILDIZ
Danışman: DOÇ. İLKER BÜYÜK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
MDH gen ailesi bitkilerde TCA döngüsü, sistein ve metionin metobolizması, piruvat, glioksilat metabolizması gibi birçok biyolojik yolakta önemli roller üstlendiği bilinen bir gen ailesidir. Son yıllarda MDH gen ailesi üyelerinin tanımlanması ve karakterizasyonuna yönelik Phaseolus vulgaris L. bitkisi hariç birçok bitki türünde biyoinformatik çalışmaları yapılmıştır. Gerçekleştirilen bu tez çalışmasının ilk basamağında çok sayıda biyoinformatik araç ve genom veritabanı kullanmak suretiyle, MDH gen ailesi üyelerinin fasulye bitkisinde genom düzeyinde tanımlanması ve karakterizasyonu hedeflenmiştir. Ardından tanımlanan MDH üyelerinin tuz stresi ile olan ilişkisi hem RNAseq (NCBI-SRA Archive) hem de tuz stresine karşı davranışı farklı olan iki fasulye çeşidi (P. vulgaris cv. "Yakutiye"  ve "Zülbiye") ile qRT-PCR analizleri aracılığıyla aydınlatılmaya çalışılmıştır. Sonuç olarak fasulye genomunda toplamda 8 adet MDH (Pvul-MDH) geni tanımlanmıştır. Bu genlerin 5 adetinin fasulye kromozomu üzerinde yerleşik olduğu ve aralarında iki gen çiftinin ise segmental duplikasyona uğramış olduğu belirlenmiştir. Bu segmental duplikasyonların gerçekleştikleri sürelerin 10,96 ve 28,72 milyon yıl öncesine (MYÖ) dayandığı tespit edilmiştir. P. vulgaris, Glycine max ve Arabidopsis thaliana gibi diğer bitki türlerinde bulunan MDH homologları ile oluşturulan filogenetik ağacın 3 ana gruba ayrıldığı ve fasulye MDH genlerinin intron sayılarının 1 ile 12 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Tanımlanan Pvul-MDH genlerinin bitkinin farklı dokularındaki gen ifade seviyeleri ve tuz stresine karşı olan reaksiyonları belirlenmiş ve detaylı olarak sunulmuştur. Bu çalışma, P. vulgaris' te MDH genlerinin tanımlanması, karakterizasyonu ve tuz stresi ile olan ilişkisinin aydınlatılması konularında ilk niteliğindedir ve bu açıdan sonraki çalışmalara kaynak oluşturabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
MDH is a gene family known to play important roles in many biological pathways in plants such as TCA cycle, cysteine and methionine metabolism, pyruvate, glyoxylate metabolism. Bioinformatics studies have been conducted in many plant species except for the Phaseolus vulgaris L. plant regarding the definition and characterization of MDH gene family members recently. In the first part of this study, the aim was to describe and characterize MDH gene family members in common bean at the genome level, using many bioinformatics tools and genome databases. Then, the relationship between MDH genes and salt stress was examined through both RNAseq (NCBI-SRA Archive) and qRT-PCR analyses using two common bean cultivars which naturally display different responses to salt stress (Yakutiye cv. and Zülbiye cv.). As a result, a total of 8 MDH (Pvul-MDH) genes were identified in common bean genome. It was found that these genes were located onto 5 bean chromosomes and two gene pairs had gone through segmental duplication. It was found that the periods when these segmental duplications took place dated back to BC 10,96 and 28, 72 million years ago. It was observed that the phylogenic tree formed with the MDH homologs found other plant species such as Phaseolus vulgaris, Glycine max and Arabidopsis thaliana was divided into three main groups. The intron numbers of MDH genes varied between 1 and 12. The gene expression levels and reactions against salt stress of the defined Pvul-MDH genes were determined and presented in detail. The current study is the first study in terms of description and characterization of MDH genes in P. vulgaris and its relationship with salt stress. It is believed that it may be a resource for further studies.