Bazı arpa çeşitlerinde ve yabani arpa (Hordeum spontaneum Kosh.)'da soğuğa uyumda etkili genlerin araştırılması
Investigation of cold adapting genes in some barley cultivars and Wild Barley (Hordeum spontaneum Kosh.)
Yazar: NAHID HAZRATI
Danışman: PROF. DR. SAİME İKİNCİKARAKAYA ; PROF. DR. ALİ ERGÜL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı / Bitki Islahı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Tahıllarda adaptasyon kapasitesinin farklı bileşenlerin ve onların rolünü tanımlamak amacı ile11 tescilli arpa genotipinin yaprak-su potansiyel (MPa) değişimi olarak hücresel fizyolojik reaksiyonlarının değerlendirilmesi, soğuk stresine karşı kontrol ve soğuk uygulama (+4 °C) koşullarında ve 5 haftalık bitkiler üzerinde, 10 gün boyunca basınçlı bomba PMS aletleri ile yapılmıştır. Soğuk stresinde, bitkilerin yaprak-su potansiyeli (-0.68 MPa) kontrolden (-0,53 MPa) önemli ölçüde farklılık göstermiştir. Soğuğa duyarlı HvCBF1, CBF9, COR14b, DHN8 genlerin 11 kültür ve 2 yabanı arpa  genotiplerinde GAPDH kontrol geni ile gerçek zamanlı kantitatif PCR yöntemi ile kontrol ve soğuk alıştırma koşullarındaki transkript değişikliklerin araştırılması sonucunda, HvCBF1 gen transkript  miktarının bu bitkideki yaprak-su potansiyel değişimleri ile ilgili olduğu belirlenmiştir. Sonuçlara göre çalışılan genotipler arasında en düşük su potansiyel kaybına sahip olan bitkiler bu genin en yüksek ekspresyon düzeyi göstermiştir. Genel olarak değerlendirildiğinde elde edilen sonuçlar, HvCBF1 geninin; tahıllarda soğuk ve su stresi toleransını arttırma yönunde etkili bir gen olabileceğini açıklamaktadır.
Bu çalışmada; arpada T-DNA transfer potansiyelinin iyileştirilmesi için gen transferi ile ilgili bazı faktörler tekrar değerlendirilip, optimize edilmiştir. Bu faktörler in vitro rejenerasyon, eksplant uygulamaları ve ko-kültivasyon süresi ile ilgili olmaktadır. Bu amaçla, Özen genotipinin, zigotik embriyoları (MS ortamında 24 saat soğuk muamelesi (+4 °C) yapılan embriyolar ve kontrol embriyolar), p35 GUS-INT plazmidini barındıran Agrobacterium tumefaciens GV 2260 suşu ile muamele edilmiştir.  Daha sonra 24 ve 48 saat ko-kültivasyona tabi tutulmuştur. En yüksek transformasyon 24 saat soğuk işleme tabi tutulan ve ardından 48 saatlık ko-kültivasyon süresindeki eksplantlardan elde edilmiştir.

Abstract:
In order to identify the different components of stress adaptation capacity and their role in cereals, evaluation of the cellular physiological reactions of 11 Turkish barley genotypes as leaf water potential (MPa) changes against cold stress conditions (+4 °C) was performed in cold applied and control plants by pressure bomb PMS instrument for 10 consecutive days on 5-weeks-old plants. Based on the results of analysis by MSTAT-C software, genotype, cold stress, time (day) and interactions were significant (P<0.01). Leaf water potential of cold stress plants (-0.68 MPa) significantly differed from control (-0.53 MPa). Investigation of the transcript changes of HvCBF1, CBF9, COR14b, DHN8 cold- responsive genes with the GAPDH control gene in 11 barley varieties and 2 wild genotypes in control and cold treated plants by real time quantitative PCR revealed that the amount of HvCBF1 gene expression controls the variation in leaf water potential in this plant so that, the plants with the lowest water potential loss showed the highest expression level of this gene among the studied genotypes and vice versa. These results indicate that this gene can be candidate for enhancing cold and water stress tolerance in cereals.
In order to improve T-DNA transfer potential in barley, we re-evaluated and optimized some factors which are related to in vitro regeneration, explant treatment and co-culture period. For this purpose, zygotic embryos in Özen genotype (control embryos and embryos treated with cold (+4 °C) for 24 hours on MS medium) were treated with Agrobacterium  tumefaciens GV 2260 strain harboring p35 GUS-INT plasmid followed by co-cultivation for 24 and 48 hours and as a result, the highest transformed events were obtained in the explants subjected to 24 hours cold treatment followed by co-cultivation for 48 hours.