Arabidopsis thaliana SOS1 ve NHX1 transgeniklerinde tuz ve yüksek sıcaklık streslerine ilişkin markör gen ifade profilleri
Marker gene expression profiles of salt and high temperature stresses in Arabidopsis thaliana SOS1 and NHX1 transgenics
Yazar: NİHAL KAHRAMAN
Danışman: DOÇ. DR. NECLA PEHLİVAN GEDİK
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Arabidopsis thaliana = Arabidopsis thaliana ; Duyarlılık = Sensitivity ; Sıcaklık stresi = Temperature stress ; Tuz stresi = Salt stress

Özet:
Son araştırmalar, Arabidopsis thaliana (At) NHX1 (Na+/H+ antiportır) ve SOS1'in (tuza aşırı duyarlı1) ektopik ekspresyonunun tuz stresi toleransının ana düzenleyicilerinden olduklarına işaret etmiştir. Ancak, tuza eşlik eden sıcaklık stresinin sonraki regülasyon mekanizmaları tümüyle anlaşılamamıştır. Genlerin kombine stres altındaki işbirlikçi etkileşimlerini karakterize etmek için, mevcut çalışmada ozmolit, redoks, enerji ve ABA metabolizması genlerinin modülasyonu analiz edilmiştir. Transgenik Arabidopsis bitkilerinde hedef BIP3, KIN1, GOLS1, OHP2 ve CYCA3;2 genlerinin ifadesi, tuz ve yüksek sıcaklık stresleri ile büyük ölçüde baskılanma yönünde düzenlenmiştir. NHX1/SOS1(NS) aşırı ekspresyonu, bitkilerde sıcaklık ve tuz stresinin neden olduğu hücre hasarı, membran düzensizliği ve elektrolit sızıntısı açısından geride kalmıştır. NS çift gen transgeniklerinde NaCl, CYCA3;2'yi kısmen indüklerken, kombine stres, KIN1 ve GOLS1'i yukarı yönlü regüle etmiştir. NHX1(N) ve SOS1(S)'i aşırı ifade eden N ve S transgeniklerinin, büyüme ve gelişmelerinde benzerlik gösterdiği, ancak kombine sıcaklık ve tuz stresi altındaki NS çift gen transgeniklerinden ve yabani tipten fenotipik olarak farklı oldukları belirlenmiştir. Tohum çimlenmesi ve hipokotil uzunluğu, çift transgenik hatlarda, tek gen hatlar ve yabani tipe göre kombine stresten daha az etkilenmiştir. Stres kombinasyonu, gen ekspresyon profillerinin, bir denge stratejisi olarak, çoğunlukla aşağı yönlü regülasyonuna yönelik, yeniden programlanmasına yol açmıştır. Strese toleranslı transgenik At NHX1/SOS1 genotiplerinin büyüme özelliklerini düzenleyen fenotipik, hücresel ve transkripsiyonel tepkilerin aydınlatılması, bitkilere kombine tuz ve sıcaklık toleransı sağlamak için devam eden çabaları destekleyebilir. 

Anahtar Kelimeler: Yüksek sıcaklık stresi, Tuz stresi, NHX1, SOS1, Arabidopsis

Abstract:
Recent research pointed that ectopic expression of Arabidopsis thaliana(At) NHX1 (Na+/H+ antiporter), and SOS1 (Salt Overly Sensitive1) is one of the master regulators of salinity tolerance. Yet, downstream mechanisms of salt accompanying heat stress are not well-understood. To characterize their cooperational interactions under combined stress, modulation of osmolyte, redox, energy, and ABA metabolism genes was analyzed in this work. The expression of the target BIP3, KIN1, GOLS1, OHP2, and CYCA3;2 in transgenic Arabidopsis seedlings were regulated towards a substential suppression by salt and high temperature stress. NHX1/SOS1 co-overexpression outpace in terms of membrane disorganization and the electrolyte leakage of the cell damage caused by heat and salt stress in seedlings. While NaCl slightly induced CYCA3;2 in NS dual transgenics, combined stress up-regulated KIN1 and GOLS. N and S transgenics overexpressing NHX1 and SOS1 appeared similar in their growth and development, however phenotypically different to wild type and NS dual transgenics under combined heat and salt stress.  Seed germination and hypocotyl length were less influenced by combined stress in dual transgenic lines than singles and wild-type. Stress combination caused reprogramming of gene expression profiles mainly towards downregulation, possibly as a trade-off strategy. Elucidating phenotypic, cellular and transcriptional responses regulating growth facets of stress tolerant transgenic At NHX1/SOS1 genotypes might support the ongoing efforts to introduce combined plant salt and heat tolerance.

Keywords: High temperature stress, Salt stress, NHX1, SOS1, Arabidopsis