Kavun ve karpuz bitkilerinde ekspansin gen ailesinin incelenmesi ve farklı abiyotik stres şartlarında gen ifade profilleri

Abstract

Karpuz (Citrullus lanatus) ve kavun (Cucumis melo) bitkileri geniş bir geçmişe sahip olan ve ekonomik açıdan önemli kabul edilen bitkilerdir. Ülkemizin hemen her yerinde üretimi yapılmaktadır. Ekspansin gen ailesi bitkilerde hücre büyümesi ve gelişmesinde rol alan bir gen ailesidir. Ekspansinler EXPA, EXPB, EXPLA ve EXPLB olmak üzere 4 alt gruptan oluşur. Bitkilerin özellikle çeşitli streslere karşı direnç oluşturması ve gelişimini sürdürmeye devam etmesi açısından bu proteinler çok önemli bir yere sahiptirler. Çalışmamızda karpuz ve kavun bitki genomlarında ekspansin genlerinin tanımlanması sağlanmıştır. Biyoinformatik analizler ile karpuzda belirlenen toplamda 40 genin 11 kromozoma ve kavunda belirlenen toplamda 43 genin 12 kromozoma yerleştiği gözlenmiştir. Ayrıca, gen ontoloji analizleri, karpuz ve kavunda belirlenen ekspansin genlerini hedef alan miRNA’ların saptanması, diğer bitkilerdeki gen ortologlarının belirlenmesi üzerine analizler de yapılmıştır. Bunların yanında hem karpuz hem de kavun için ayrı ayrı, transkriptom verileri (RNA-seq) ilgili veri tabanından bulunmuştur. Ardından bu veriler üzerinde ileri biyoinformatik analizler gerçekleştirilerek gerçek zamanlı PZR’de çalışılacak genler, ekspresyon seviyelerindeki artışa bağlı olarak seçilmiştir. Genlerin ifade düzeylerinin belirlenmesi için ilk olarak bitkilere ABA uygulaması ile kuraklık, sıcaklık, soğuk ve tuz stresleri uygulanmış ve analizde her iki bitkinin de kök ve yaprak dokuları, stres uygulandıktan sonra 0., 1., 3., 6., 12. ve 24. saatlerde toplanmıştır. Daha sonra dokulardan RNA izolasyonu ve cDNA sentezi yapılmıştır. Transkriptom verilerinden seçilen genler gerçek zamanlı PZR analizi ile incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda, karpuzda ClaEXPA-04, ClaEXPA-09, ClaEXPB-01, ClaEXPB-03 ve ClaEXPLA-13 genleri ile kavunda CmEXPA-10, CmEXPA-12 ve CmEXPLA-01 genlerinin, bitkinin doku gelişiminde ve abiyotik strese direnç cevabında rol oynadığı düşünülmektedir. Çalışmamız, karpuz ve kavun ekspansin genleri ile ilgili geniş bilgi verecek niteliktedir. Aynı zamanda ekspansin genlerinin abiyotik stres koşullarında gösterdikleri stres toleransı üzerine yapılacak çalışmalar için bir temel oluşturmaktadır. Sonuç olarak, elde edilen bu bilgilerin karpuz ve kavun için yapılan ıslah çalışmalarına yarar sağlayacağı düşünülmektedir