Salatalık ve kabak genomlarında ekspansin genlerinin belirlenmesi ve abiyotik stres koşulları altında gen ifade profillerinin değerlendirilmesi

Abstract

Kabak ve salatalık besinsel ve ekonomik açıdan değerli, önemli tarımsal ürünleri içeren Cucurbitaceae familyasına aittir. Ekspansin gen ailesi, hem bitkilerin büyüme ve gelişiminde hem de stres toleransında rol oynayan önemli bir gen ailesidir. Ekspansin proteinleri çeşitli bitkilerde genom seviyesinde belirlenmiş olsa da kabak ve salatalıkta bu proteinlerin tam genomik veriler kullanılarak belirlenmesi ve karakterizasyonuna yönelik bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada biyoinformatik yöntemler kullanılarak kabak (Cucurbita pepo) ve salatalık (Cucumis sativus) genomlarında tanımlanan ekspansin genlerinin ve protein ürünlerinin karakterizasyonlarının yapılması ve çeşitli abiyotik stresler ile muamele edilen doku örneklerinde gen ifade seviyelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Yapılan analizler sonucunda kabak genomunda 49 adet, salatalık genomunda 41 adet ekspansin geni belirlenmiştir. Gen ontoloji analizi ile hücresel yerleşimleri, biyolojik işlevleri ve moleküler fonksiyonları belirlenen ekspansin proteinleri genellikle α heliks ve β tabaka yapısından oluşmaktadır. Kabak ve salatalığa ait ekspansin genlerinin Arabidopsis thaliana, Glycine max, Oryza sativa ve Populus triocarpa model organizmaları ile ortolog ilişkilerine bakılmış ve her iki bitki türünde de ortolog gen çifti sayısı en fazla soya ile bulunmuştur. Mikro-RNA (miRNA) analizine göre, kabak ekspansin gen transkriptlerini en fazla hedef alan miRNA’lar miR164 ve miR395 olup, salatalık ekspansin gen transkriptlerini en fazla hedef alan miRNA’lar ise miR156, miR159, miR164, miR168 ve miR395 olarak belirlenmiştir. Gen ifade profilleri belirlenen ekspansin genlerinden salatalıkta CsEXPB-04 ve CsEXPA-11, kabakta CpEXPA-20 ve CpEXPLA-14 genlerinin transkriptom verileri ve ortolog çalışmalarıyla da uyumlu olarak bitkinin normal gelişim sürecindeki rolüne ek olarak abiyotik stres toleransında da öne çıkan genler olduğu düşünülmektedir. Bu çalışma, ileri fonksiyonel analizler yapılarak ekspansin genlerinin detaylı olarak direnç mekanizmasındaki rollerinin aydınlatılmasına ve stres direnci yüksek bitkilerin yetiştirilmesine katkı sağlayacak değerli veriler sunmaktadır