Tuz stresi sırasında çeltik (Oryza sativa) bitkisinde sodyum (Na+) taşıyıcılarının epigenetik düzenlenmesi
Epigenetic regulation of sodium (Na+) transporters in rice during salt stress
Yazar: MERVE KESKİNOĞLU
Danışman: PROF. DR. İSMAİL TÜRKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Genel Biyoloji Ana Bilim Dalı / Genel Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Dünya nüfusunun %50' sinden fazlasının temel besin kaynağı olan çeltik, tahıllar arasında tuza en duyarlı olan bitkidir. Tuzluluk, gıda güvenliğini tehdit eden başlıca abiyotik stres faktörüdür ve etkisinin gelecek on yılda artması beklenmektedir. Tuzlu topraklar, su ve besin elementlerinin alınımını engelleyerek bitkilerin büyüme oranlarını baskılar ve strese maruz kalma süresi arttığı durumda toksik etki yaratmaktadır. Söz konusu stresin temel elementi olan Na+' un hücre içine ve/veya dışına taşınımı, plazma membranında (SOS1), tonoplastta (NHX1) ve endozomal bölgelerde (NHX5) bulunan taşıyıcılar tarafından gerçekleşmektedir. Bu taşıyıcılar ile hücrenin pH dengesi ve iyon homeostazisi korunmaktadır. Son gelişmeler, epigenetik modifikasyonların, stresle ilişkili genlerin gen ifadesini etki ederek stres toleransından sorumlu olduğunu göstermektedir. Epigenetik modifikasyon tiplerinden olan histon lizinlerin asetilasyonu, genel olarak, ökromatin yapısını indüklerken; deasetilasyonu, heterokromatin yapısının oluşmasına sebep olarak gen ifadesini baskılamaktadır. Stresin tetiklediği genomik ve metabolik değişikliklerin anlaşılabilmesi, başta çeltik olmakla birlikte diğer tahıl bitkilerinde de verimi etkileyen durumların aydınlatılmasını sağlayacaktır. Bu sebeple, epigenetik modifikasyonların, tuza duyarlı (IR28) ve toleranslı (Pokkali) çeltik varyetelerindeki Na+ taşıyıcıları (SOS1, NHX1, NHX5) üzerindeki etkilerini görmek için bu çalışma tasarlanmıştır. Kromatin immünopresipitasyon- kantitatif PCR (ChIP-qPCR) yöntemi kullanılarak H3K9ac ve H3K14ac modifikasyonları incelenmiştir. Bu araştırma, sadece tuzluluk stres toleransını değil, aynı zamanda çeltiğin epigenetik düzenlemesi hakkında da bir bilgi sağlayacaktır.

Abstract:
Rice, which is the main food source for more than 50 % of the world's population, is the most sensitive plant to salt among the cereal. Salinity is the main abiotic stress factor threatening food security and its impact is expected to increase over the next decade. Salty soils supresses the growth rates of plants by preventing the intake of water and nutrients and creates a toxic effect when the exposure time to stress increases. The transport of Na+, which is the basic element of the stress in here, into and/or out of the cell is carried out by transporters located in the plasma membrane (SOS1), tonoplast (NHX1) and endosomal areas (NHX5). These transporters maintain the pH balance and ion homeostasis of the cell. Recent developments suggest that epigenetic modifications are responsible for the stress tolerance by affecting gene expression of stress-related genes. While acetylation of histone lysines, which is one of the epigenetic modification types, generally induces euchromatin structure; deacetylation suppresses gene expression by causing heterochromatin structure. Understanding the genomic and metabolic changes triggered by stress will help to illuminate the conditions that affect yield in rice, but also in other cereal crops. Therefore, this study was designed to see the effects of epigenetic modifications on Na+ transporters (SOS1, NHX1, NHX5) in salt sensitive (IR28) and tolerant (Pokkali) rice varieties. H3K9ac and H3K27ac modifications were investigated using chromatin immunoprecipitation-quantitative PCR (ChIP-qPCR) method. This research will not only provide information about salinity stress tolerance, but also about the epigenetic regulation of rice.