Kuraklık stresi uygulanan bazı kültür (Hordeum vulgare L.) ve yabani (Hordeum spontaneum) arpa genotiplerinde stresin gen ifadesi düzeyinde incelenmesi
Investigation of stress at the level of gene expression in some culture (Hordeum vulgare L.) and wild (Hordeum spontaneum) barley genotypes under drought stress conditions
Yazar: ELİF YETİLMEZER
Danışman: PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Arpa = Barley ; Gen ifadesi = Gene expression ; Gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) = Reverse transcription polimerase chain reaction ; Su stresi = Water stress ; mRNA = mRNA

Özet:
Kuraklık, tarımsal üretimde verim ve kaliteyi doğrudan etkileyen abiyotik stres etmenlerinin başında gelmektedir. Bitkiler, stres koşullarına en az zarar görecek şekilde bazı değişikliklerle dayanıklılık göstermektedir. Bu çalışmada, kuraklık stresine karşı farklı tolerans kabiliyetine sahip arpa genotiplerinin kuraklık stresi altında gen ifade profilleri ile bazı morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal değişiklikleri incelenmiştir. Materyal olarak Tarm92, Avcı2002, Misket, Sayım40 ve Hordeum spontaneum genotipleri kullanılmıştır. Kuraklık stresinin farklı günlerinde alınan örneklerle morfolojik (fide boyu, taze ve kuru ağırlık), fizyolojik (yaprak turgur ağırlığı ve yaprak klorofil içeriği) ve biyokimyasal (prolin içeriği) analizler gerçekleştirilmiş; HVA1, Dhn3, HvSNAC1, HvCBF4, ve HSP17.8 genlerinin ifadeleri karşılaştırılmıştır. 
Elde edilen sonuçlar, kuraklığın süresine, incelenen özelliğe ve genotiplere göre değişiklik göstermiştir. Artan kuraklık stresiyle beraber, özellikle toprak su kapasitesinin %20 ve %10 olarak ölçüldüğü zamanda morfolojik ve fizyolojik sonuçlarda belirgin düşüşler gözlenirken, prolin miktarı ve belirlenen genlerin ifadelerinde artış gözlenmiştir. Tarm92 çeşidi kuraklığa toleranslı olarak ve Avcı2002 çeşidi ise hassas olarak belirlenmiştir. Yine kuraklık stresine olan cevapları bakımından, Misket ve Sayım40 çeşitleri Tarm92 çeşidine yakın sonuçlar verirken, Hordeum spontaneum genotipi Avcı2002 çeşidine benzer sonuçlar vermiştir. Bitkinin, kuraklık stresine yanıtının karmaşıklığından dolayı, morfolojik ve fizyolojik analiz sonuçlarının tek başına değerlendirilmesindeki zorluk, transkriptomik çalışmalarla birlikte verimli bitki seçiminde kolaylık ve doğruluk sağlamasının yanında, bitki ıslahında kullanılabilecek aday genlerin tanımlanmasına yardımcı olacaktır.

Abstract:
Drought is one of the abiotic stress factors that directly affect yield and quality in agricultural production. Plants show resistance to stress conditions with some changes in a way to minimize damage. In this study, gene expression profiles and some morphological, physiological and biochemical changes of barley genotypes with different tolerance to drought stress were investigated under drought stress. Tarm92, Avcı2002, Misket, Sayım40 and Hordeum spontaneum genotypes were used as material. Morphological (seedling height, fresh and dry weight), physiological (leaf turgor weight and leaf chlorophyll content) and biochemical (proline content) analyses were performed on samples taken on different days of drought stress and the expression of HVA1, Dhn3, HvSNAC1, HvCBF4, and HSP17.8 genes were compared.
The results obtained varied according to the duration of drought, traits and genotypes. With increasing drought stress, especially when the soil water capacity was measured at 20% and 10%, significant decreases were observed in morphological and physiological results, while the amount of proline and the expression of the determined genes increased. Tarm92 variety was determined as drought tolerant and Avcı2002 variety was determined as sensitive. Again, in terms of their response to drought stress, Misket and Sayım40 varieties gave similar results to Tarm92 variety, while Hordeum spontaneum genotype gave similar results to Avcı2002 variety. Due to the complexity of the plant's response to drought stress, the difficulty in evaluating the results of morphological and physiological analysis alone, together with transcriptomic studies, will help to identify candidate genes that can be used in plant breeding, as well as providing ease and accuracy in the selection of productive plants.