Jeotermal sulardaki mikroorganizmaların azot döngüsündeki rollerinin genetik olarak araştırılması
Genetic investigation the roles of microorganisms on the nitrogen cycle in hot springs
Yazar: YASEMİN GÜLEÇAL
Danışman: DOÇ. DR. D'ARCY RENEE MEYER-DOMBARD ; PROF. DR. MUSTAFA TEMEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı / İç Sular Biyolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu çalışma University of Ilinois at Chicago, Earth and Environmental Science Department'ta gerçekleştirilmiştir. Sunulan çalışmada jeotermal kaynak zenginliğinde dünyada 7.sırada olan ülkemizde, genetik yöntemlerle mikroorganizmaların biyolojik azot döngüsünündeki rollerininsaptanması hedeflenmiştir ve buna bağlı olarak mikrobiyal çeşitliliğin incelenmesi amaçlanmıştır.Pamukkale, Karahayıt, İnaltı, Tekke, Babacık, Hisarköy, Yalova , Kara Mustafa Paşa ve Koza jeotermal kaynaklarından alınan örneklerden genomik DNA izolasyonu yapılmış ve spesifikprimerler kullanılarak 16S rRNA geni ve azot döngüsünde görevli genler olan nirS, narG, nifH,amoA bakteri ve amoA archeae genleri PCR ile amplifiye edilmiştir. Mikrobiyal çeşitliliğin tespiti için yeni bir teknik olan pyrosequencing DNA dizi analiz metodu kullanılmıştır. Eldeedilen ham veriler analiz edilecek hale getirildikten sonra, istatistiki yorumlar yapılmıştır. Elde edilen veriler sonucunda termal kaynaklarımızın mikrobiyal çeşitliliğin yüksek olduğu sonucuna varılmıştır. Azot döngüsünde görevli nirS, narG, nifH, amoA bakteri ve amoA archeae genleriklonlamadan sonra Sanger metodu ile DNA dizi analizi yapılarak elde edilen verilerden filogenetik ağaçlar oluşturulmuştur. Azot fiksasyonunda fonksiyonel olan nifH geni tüm örnekyerlerinde tespit edilmiştir. Denitrifikasyon genlerinden olan nirS geni İnaltı,Koza, Karahayıt ve Pamukkale numuneleri klonlarak filogenetik analizi yapılmıştır. Diğer bir denitrifikasyon geni olan narG geni, Koza, Pamukkale ve Karahayıt örnekleriden klonlarak, DNA dizileri eldeedilmiştir. NCBI gen bankasında yapılan karşılaştırılmalardan sonra jeotermal alanlarda narGgenini ilk defa bu çalışma sayesinde bulunduğu anlaşılıp, NCBI kaydettirilmiştir.Nitrifikasyonda rol alan amoA bakteri geni Pamukkale'den, amoA archae geni yüksek sıcaklığa sahip olan İnaltı kaynağında tespit edilmiş ve diğer tespit edilen genler gibi NCBI genbankasına kayıt ettirilmiştir.Azot döngüsünde aktif olarak rol alan mikroorganizmalar ülkemiz jeotermal kaynaklarında ilk defa yapılan bu çalışma sonucunda tespit edilmiş ve ekstrem bir habitat olmasına karşınçeşitliliğin yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlardan yola çıkarak jeotermal kaynaklarımızda gelecekte yapılacak olan azot döngüsü çalışmalarına bir temel oluşturacaktır. Ayrıca enzimleri açısından ekonomik değere sahip olan termofillerin ,ülkemizde ki çeşitliliğinin bilinmesi bu yöndeki çalışmalara ışık tutacaktır.

Abstract:
This study has been performed at Earth and Environmental Science Department, University of Illinois at Chicago. The objective of the study is to determine the roles of microorganisms onbiologic nitrogen cycle through genetic methods in our country which is on the 7th grade in world in means of geothermal resource richness. Besides, it has been aimed to analyze microbial diversity in details.Genomic DNA isolation has been made on the samples taken from the geothermal resources ofPamukkale, Karahayıt, İnaltı, Tekke, Babacık ,Hisarköy, Yalova, Kara Mustafa Paşa and Koza.By using specific primers, 16S rRNA gene and the genes taking part in nitrogen cycle nirS,narG, nifH, amoA bacteria and amoA archaea genes have been amplified with PCR. In order todetermine microbial diversity, a new technique pyrosequencing has been applied. After the rawdata obtained have been made ready for analysis, statistical interpretations have been made. Asa result of all the data, it has been concluded that microbial diversity in our geothermalresources is high. The DNA sequence analyses of the genes taking part in nitrogen cycle nirS,narG, nifH, amoA bacteria and amoA archaea genes have been carried out with Sanger methodafter cloning and phylogenetic trees have been made out of the data obtained. nifH gene whichis functional in nitrogen fixation has been detected to be present in all samples. The nirS genewhich is one of denitrification genes has been cloned in Inaltı,Koza, Karahayıt and Pamukkaleand its phylogenetic analysis has been performed. Moreover, another denitrification gene narGgene has been cloned from Koza, Pamukkale and Karahayıt samples and DNA sequences havebeen obtained. After the comparisons conducted in NCBI gene bank, it has been understood thatnarG gene has been firstly found due to this study and NCBI will has been recorded. amoAarchaea gene which has taken role in nitrification has been detected Inaltı resource which has ahigh temperature and as the other detected genes, it has been recorded to NCBI gene bank.As a result of this study, for the first time in our country, it has been detected thatmicroorganisms do actively take roles in nitrogen cycle and the diversity is high even thoughthere is not an extreme habitat. The results obtained shall be the bases of the nitrogen cyclestudies that will be done on geothermal resources in future. Moreover, the knowledge ofthermophiles which have economic values in means of their enzymes will be a source for thesekinds of studies.