Brassica oleracea L. (Lahana)'da anter gelişimi ve programlı hücre ölümü
Anther development and programmed cell death in brassica oleracea L. (Cabbage)
Yazar: HASAN CAN KÜÇÜKALİ
Danışman: PROF. DR. FİLİZ VARDAR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany

Özet:
Anter çeper tabakalarının gelişiminin düzenli olması bitkilerde üreme gelişiminin sağlıklı bir şekilde ilerlemesinde önemli rol oynar. Bu tabakalardan biri olan tapetum ile polen verimi arasında da sıkı bir bağlantı vardır. Tapetum hücreleri, polen gelişimi sırasında yüksek metabolik aktivite gösterirler. Bu hücreler, polenlerin beslenmesinde, ekzin çeper oluşumunda, mikrosporların mikrospor tetratından salınmasında, polenlerin pistilde tanınmasında görev alan sinyal moleküllerinin salgılanmasında rol oynar. Tapetum gelişiminde görülen anormallikler steril polenlere sebep olmaktadır. Sitolojik çalışmalar tapetum tabakasındaki hücrelerin programlı hücre ölümüne uğradıklarını göstermektedir. Çalışmamızın amaçlarından biri, Brassica oleracea'nin anter gelişiminin incelenmesi ve Brassicaceae familyasının embriyolojik bulgularına katkı sağlamaktır. Bunun yanında doğal gelişim sürecinde anter çeper tabakalarında gerçekleşen programlı hücre ölümünün mikroskobik, biyokimyasal ve moleküler yöntemler kullanılarak incelenmesidir. Mikroskobik çalışmalar için toplanan çiçek tomurcukları fikse edildi ve örnekler gelişim evrelerine göre ayrılarak parafine gömüldü. Örneklerden alınan kesitler ışık mikroskobu için Hematoksilen, Periyodik asit-Schiff, Coomassie parlak mavisi, Sudan siyahı B ve Alizarin kırmızısı ile boyandı. Anter çeper tabakalarında programlı hücre ölümünün belirlenmesi için kesitler DAPI ve TUNEL ile işaretlenip floresan mikroskobunun altından incelendi. Moleküler ve biyokimyasal yöntemler için taze anterlerdeki polen taneleri anter çeper hücrelerinden uzaklaştırıldı. Kaspaz-1 benzeri aktiviteleri belirlemek amacıyla kaspaz-1 kiti kullanıldı. Programlı hücre ölümünün belirteçlerinden biri olan DNA fragmentasyonunun belirlenmesi için anter çeper hücrelerinden DNA izolasyonu yapıldı ve jel elektroforezinde yürütüldü. Elde ettiğimiz sonuçlara göre anter çeper hücrelerinde genç polen evresinde başlayıp vakuollü polen evresinde devam eden nukleus bozuklukları ve TUNEL pozitif sonuçlar gözlendi. Bunun yanında aynı evrelerde kaspaz benzeri aktivitelerin yüksek olduğu ve DNA fragmentasyonunun belirgin olduğu olduğu tespit edildi. Olgun polen evresinde ise geriye sadece epidermis ve endotesyumun kaldığı belirlendi.

Abstract:
The regular development of anther wall layers plays an important role in the healthy progression of reproductive development in plants. There is also a tight connection between nutritive tissue tapetum, one of the anther layers, and pollen yield. Tapetum cells show high metabolic activity during pollen development. These cells play a role in the nutrition of pollen, the formation of the exine wall, the release of microspores from the microspore tetrate, and the secretion of signal molecules involved in the recognition of the pollen in the pistil. Abnormalities in the development of tapetum cause sterile pollen formation. Cytological studies show that cells in the tapetum layer undergo programmed cell death. One of the aims of our study is to investigate the anther development of Brassica oleracea and to contribute to the embryological findings of Brassicaceae family. In addition, it is the examination of programmed cell death that occurs in the anther wall layers during the natural development process using microscopic, biochemical and molecular methods. Flower buds collected for microscopic studies were fixed and samples were separated according to their developmental stages and embedded in paraffin. Sections from the samples were stained with hematoxylin, periodic acid-Schiff, Coomassie brilliant blue, Sudan black B and Alizarin red S for light microscopy. The sections were signed with DAPI and TUNEL, and examined under a fluorescent microscope to determine the programmed cell death in the anther wall layers. For molecular and biochemical methods, the pollen grains in fresh anthers were seperated from the anther wall cells. Caspase-1 kit was used to determine caspase-1 like activities. DNA isolation was performed from anther wall cells to determine DNA fragmentation, which is one of the signals of programmed cell death, and genomic DNA were run in gel electrophoresis. According to the data we obtained, nucleus disorders and TUNEL positive results, which started in the young pollen stage and continued in the vacuolated pollen stage, were observed in other anther wall cells. In addition, it was found that caspase 1-like activities were higher and DNA fragmentation was evident in the same stages. In the mature pollen stage, only the epidermis and endothecium remained.