| Tez Künye | Durumu | ||
| Differential expression of cold resistant related genes in Populus nigra L. clones / Populus nigra L. klonlarında soğuğa dirençli genlerin farklı ifadeleri Yazar:EVRİM ZEYBEK Danışman: PROF. DR. ZEKİ KAYA Yer Bilgisi: Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı Konu:Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology Dizin: | Onaylandı Doktora İngilizce 2014 207 s. | ||
| Kavak ağaçları, büyüme, gelişme ve çevresel uyarılara karşı verilen cevaplarda meydana gelen moleküler olayları anlayabilmek için kullanılan model organizmalar olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, karakavağın düşük sıcaklık koşullarıyla başa çıkabilme mekanizmasını anlamak için ilk olarak glutatyon redüktaz (GR), askorbat peroksidaz (APX), dehidroaskorbat redüktaz (DHAR) ve katalaz (CAT) antioksidan enzimlerinin mevsimsel aktivite değişimleri incelenmiştir. GR, APX ve DHAR aktiviteleri düşük sıcaklıklar altında artarken, hava sıcaklığının yükselmesiyle birlikte enzim aktiviteleri azalmaktadır. CAT enzim aktivitesi ise tam tersine bir mevsimsel değişim göstermektedir. Soğuğa dayanıklı ve hassas klonların farklı sıcaklıklar altındaki gen ifadeleri mikroarray yöntemi aracılığıyla incelenmiş olup, karakavak klonlarında soğuk stresine karşı etkin genler belirlenmiştir. Soğuğa dayanıklı genotipte 4421 gen istatistiksel olarak anlamlı şekilde ifade edilirken, soğuğa hassas genotipte 4187 gen belirlenmiştir (kat değişimi ≥5 ve p değeri ≤0.05). Soğuğa dirençli genotipte, özellikle beta-galaktosidaz, beta-1,3-glukanaz ve monosakkarit taşıyıcısı gibi karbonhidrat metabolizması ve şeker iletimi ile ilgili genler istatistiksel olarak önemli düzeyde ifade edilmiştir. Bununla birlikte, savunma sistemi ile ilgili olan glutatyon peroksidaz ve gibberellin 20-oksidaz genleri de yüksek seviyede ifade edilmiştir. Soğuğa hassas genotipte ise, özellikle AP2 domain içeren protein, WRKY-tip DNA bağlanma proteini and myb-benzer protein gibi transkripsiyon faktörlerinin gen ekpresyonunda artış meydana gelmiştir. Reaktif oksijen türlerinin detoksifikasyonunda görevli olan sitokrom P450, 5-oksoprolinaz ve metallotionein proteinleri de istatistiksel olarak anlamlı düzeyde ifade edilmiştir. Karşılaştırmalı transkriptom analizleri ile belirlenen bu genler, karakavağın düşük sıcaklık stresine karşı tolerans göstermesinde önemli roller oynamaktadır. Bu çalışmadan elde edilen bilgiler, karakavağın soğuk koşullar altında yaşayabilmesi için gerekli olan moleküler mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayacaktır. Düşük sıcaklık ile ilgili antioksidan enzim aktiviteleri ve gen ifade verileri, soğuğa karşı dayanıklı bireylerin belirlenmesi amacıyla kullanılabilecek ve böylece karakavak ıslah programı açısından yeni bir döneme girilecektir. | |||
| Poplar has been adopted as a model perennial woody species for forest tree genetics to understand molecular processes of growth, development and responses to environmental stresses. In this study, seasonal changes in antioxidant enzymes activities including glutathione reductase (GR), ascorbate peroxidase (APX), dehydroascorbate reductase (DHAR) and catalase (CAT) were examined in black poplar (Populus nigra L.) clones. It was found that GR, APX and DHAR activities increased with low air temperatures in winter, whereas they decreased under high temperatures. CAT activity indicated exactly the opposite seasonal variations. The identification and characterization of differentially expressed genes responsive to low temperatures were also carried out by using microarray techniques. Although 4421 genes differentially expressed in cold resistant genotype, 4187 genes were significantly expressed in cold sensitive genotype (fold change ≥ 5, p value ≤ 0.05). It was observed that especially the genes related with carbohydrate metabolic processes and sugar transport activities, i.e., beta-galactosidase, beta-1,3-glucanases and monosaccharide transporters were significantly up-regulated in cold resistant genotype. Glutathione peroxidases and gibberellin 20-oxidase were also over-expressed as defense related genes. In cold sensitive genotype, especially transcription factors including AP2 domain containing protein, WRKY-type DNA binding protein and myb-like protein were significantly up-regulated. Genes involved in scavenging of reactive oxygen species, i.e., cytochrome P450, 5-oxoprolinase-like protein and metallothioneins were also highly expressed. These genes identified by comparative transcriptome analyses may play key roles in protecting black poplars against low temperature stress. Informations generated from this study can be used for further understanding of the molecular mechanisms of cold tolerance in black poplars. Low temperature related antioxidant enzyme activities and gene expression data could be effectively used in breeding programmes for the purpose of high productivity in low temperature areas. | |||