Tuz ve kuraklık stresi altında geliştirilmiş domates (Solanum lycopersicum L.) bitkisinde katalaz geni mRNA ifade seviyesinin real time PCR ile belirlenmesi
Determination of catalase gene mRNA expression level with real time PCR in tomato (Solanum lycopersicum L.) plant grown under salt and drought stress
Yazar: ESRA GÜNDÜZER
Danışman: PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Abiyotik stres faktörlerinin, dokularda reaktif oksijen türleri (ROT) oluşumuna neden olan bir dizi morfolojik, biyokimyasal ve moleküler değişikliklere yol açarak, büyüme, verimlilik ve bitkilerin dağılımı üzerinde olumsuz etkileri vardır. Bu çalışma domates (Solanum lycopersicum L.) fidelerinde, tuz (NaCl) ve tuz stresine eş kuraklık (PEG) stresinin lipid peroksidasyonu ve katalaz gen ekspresyonu seviyesine etkisini araştırmak amacıyla yapılmıştır. Fideler hidroponik olarak 15 gün geliştirilmiştir. Daha sonra 100 - 150 mM tuz ve 100 - 150 mM kuraklık ile muamele edilmiştir.
Çalışmada çeşitli zaman aralıklarında (0, 3h, 6h, 9h, 12h, 24h, 48h) tuz ve kuraklık stresine maruz bırakılan domates bitkilerinde lipid peroksidasyonu malondialdehit içeriği belirlenerek ölçülmüş ve malondialdehit seviyesi büyük ölçüde değişkenlik göstermiştir. Katalaz geninin ekspresyonu, stres uygulamalarının etkisini hücre içi kararlı mRNA birikimini belirlemek amacıyla kantitatif real time PCR ile çalışılmıştır. Sonuçlar bir housekeeping gen (aktin) ve stres uygulanmamış kontrol grubu ile normalize edilmiştir. Katalaz gen ekspresyonu seviyesinde hızlı fakat sürekli olmayan bir düşüşün ardından kademeli bir artış olduğu gözlenmiştir. Sonuçlara göre 100 mM NaCl uygulamasında 9. saat, 150 mM NaCl uygulamasında 24. saat, 100 ve 150 mM PEG uygulamasında ise 6. saat katalaz gen ekspresyonu seviyesinin en yüksek olduğu zamanlardır. Tuz stresi sırasında ROT'ların üretimi büyük olasılıkla kuraklık stresi ile benzerlik göstermekte ve daha çok CO2 fiksasyonun azalmasıyla O2'ye elektron akışında artış meydana gelmesi ile ilgilidir.

Abstract:
Abiotic stresses have negative impact on the growth, productivity and distribution of plants which lead to a series of morphological, biochemical and molecular changes that trigger the formation of reactive oxygen species (ROT) in tissues. The present study was conducted to evaluate the effect of salt (NaCl) and drought (PEG) stress with the equivalent salt stress on growth and catalase antioxidant levels in (Solanum lycopersicum L.) tomato seedlings. The seedilings were grown hydroponically for 15 days. Then were treated with 100 - 150 mM salt and 100 - 150 mM drought.
In this study the level of lipid peroxidation was measured under salt and drought stresses in various time intervals (0, 3h, 6h, 9h, 12h, 24h, 48h) by estimating malondyaldehyde content and malondyaldehyde concentration demonstrated a significant variance. Expression of catalase gene was investigated by quantitave real-time PCR to observe the effect of stres treatments by measuring the steady state level of mRNA in the cell. Results, normalized with a housekeeping gene (actin) and unstressed control group indicated that there was a rapid but temporary drop in catalase gene expression level followed by a gradual recovery.  The results showed that application of 100 mM NaCl at 9h, 150 mM at 24h, 100-150 mM PEG at 6h, are the times when the maximum catalase gene expression level was determined. The generation of ROT during salt stress is probably similar to drought stress and is mainly attributed to increased leakage of electrons to O2, ensuring from a decline in CO2 fixation.