Expansin gen ailesinin fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisinde biyoinformatik karakterizasyonu ve abiyotik stres ile ilişkisinin araştırılması
Bioinformatic characterization of Expansin gene family in common bean (Phaseolus vulgaris L.) and its relationship with abiotic stress
Yazar: MERVE NUR ŞANLI
Danışman: DOÇ. DR. İLKER BÜYÜK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisi protein içeriği bakımından zengindir. Bundan dolayı insan beslenmesi için oldukça önemli bir kaynaktır. Ülkemizde tarımı ağırlıklı olarak İç Anadolu Bölgesinde yapılmaktadır. Expansin'ler ise bitkinin büyüyüp gelişmesinde rol oynayan ve çeşitli hormon yolaklarında yer alan bir gen ailesidir. Expansin gen ailesinin P. vulgaris genomunda tanımlanması, karakterizasyonu ve biyoinformatik analizleri bu çalışma ile ilk kez gerçekleştirilmiştir. Expansin gen ailesi 4 alt aileye ayrılmaktadır. Bunlar α-expansin (EXPA), β-expansin (EXPB), α-benzeri expansin (EXLA) ve β-benzeri (EXLB) expansindir. Yapılan bu çalışmada P. vulgaris'e ait 30 adet Expansin (PvEXP) geni tanımlanarak isimlendirilmiştir. Bu üyelerin 23 tanesi EXPA, 4 tanesi EXPB ve 1 tane EXLA ailesine aittir. EXLB alt ailesine ise P. vulgaris genomunda rastlanılmamıştır. PvEXP genlerinin, 11 fasulye kromozomunun 10'unda rastgele bir şekilde lokalize olduğu tespit edilmiştir. Protein uzunlukları 245 aa ila 275 aa  arasında, pH değerleri ise 9.68 ila 4.81 ila 9.68 arasında değişmektedir ve gen üyelerinin çoğunlukla bazik özellik göstermektedir. PvEXP genlerinin promotor bölge analizi ve kodladıkları proteinlerin üyelerinin 3 boyutlu protein yapıları ve promotor bölgeleri analiz edilmiştir. Phaseolus vulgaris L. ile Arabidopsis thaliana arasında toplam 31 tane, Phaseolus vulgaris L. ile Glycine max L. arasında ise toplam 71 tane ortolog çift saptanmıştır. Gen üyelerinin ekzon-intron, motif yapıları, domainleri ve hedefledikleri ilişkili olduğu miRNA'lar tespit edilmiştir. Yapılan tez çalışması sonucunda bazı PvEXP genlerinin kuraklık stresine karşı mRNA seviyesinde istatistiksel olarak anlamlı yanıtlar verdikleri saptanmıştır ve bu genlerin bitkide kuraklık stresine verilen cevapta rol oynayabileceği düşünülmektedir. Sonuç olarak abiyotik stres yolaklarında önemi bilinen PvEXP genleri bu çalışma ile hem ekonomik hem de tarımsal açıdan oldukça büyük bir öneme sahip P. vulgaris üzerinde ilk kez incelenmiştir. Elde edilen sonuçların iİleride gerçekleştirilecek çeşit geliştirme çalışmalarına da rehber olacağı olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Common bean (Phaseolus vulgaris L.) plant is rich in protein content. It is therefore a crucial resource for human nutrition. In our country, agriculture is mainly performed in the Central Anatolia Region. Expansins are a family of genes that are involved in numerous hormone pathways as well as plant growth and development. Identification, characterization and bioinformatics analyzes of the Expansin gene family in the P. vulgaris genome were performed for the first time with this study. Expansin gene family is divided into 4 subfamilies. These are α-expansin (EXPA), β-expansin (EXPB), α-like expansin (EXLA) and β-like (EXLB) expansin subfamilies. 
In this study, 30 Expansin (PvEXP) genes belonging to P. vulgaris were identified and named. 23 of these members were found to belong to EXPA, 4 to EXPB and 1 to EXLA subfamily. The EXLB subfamily was not found in the P. vulgaris genome. PvEXP genes were found to be randomly localized in 10 of 11 P. vulgaris chromosomes. Protein lengths ranged from 245 aa to 275 aa, pH values ranged from 4.81 to 9.68, and were mostly found to show basic properties. The promoter region analysis of PvEXP genes and the 3D structures of the proteins they encode were analyzed. A total of 31 orthologous pairs were identified between Phaseolus vulgaris L. and Arabidopsis thaliana, and a total of 71 between Phaseolus vulgaris L. and Glycine max L. Exon-intron/motif structures, protein domains and targeting miRNAs of the PvEXP members were determined. As a result of this study, it was determined that some PvEXP genes gave statistically significant responses to drought stress at the mRNA level, and it was thought that these genes might play a role in the plant's response to drought stress. As a result, PvEXP genes, which are known to be important in abiotic stress pathways, were investigated for the first time in P. vulgaris, which has a great importance both economically and agriculturally. It is proposed that the results obtained could also guide the cultivar development studies to be carried out in the future.