Şeker pancarında (beta vulgaris l.) ısı şoku proteinlerinin ın sılıco analizleri ve kuraklık-sıcaklık stresinde gen ekspresyonlarının araştırılması

Abstract

Isı şoku proteinleri (Hsp) sıcaklık, kuraklık, tuzluluk, soğuk, UV ışığı ve oksidasyon gibi birçok başka stres altında ve normal koşullarda önemli fonksiyonlara sahip proteinlerdir. Isı şoku proteinlerinin şaperonlar olarak işlev görmesinin yanında denatüre proteinlerin yeniden katlanmasına, yeni oluşan polipeptitlerin katlanmasına ve denatüre protein agregatlarının yeniden çözülmesine yardımcı olur. Şeker pancarı (Beta vulgaris L.) şeker üretiminde, alkol üretiminde, hayvan yemi ve gübre yapımında kullanılan ekonomik değeri yüksek bir bitkidir. Şeker pancarı genom dizilimi 2014 yılında belirlenmiştir ve bu genom bilgileri kullanılarak 334 (42 adet sHsp, 108 adet Hsp40, 36 adet Hsp60, 29 adet Hsp70, 13 adet Hsp90 ve 106 adet Hsp100) adet BvHsp geni saptanmıştır. BvHsp genleri kromozom üzerinde rastgele dağılım göstermiş ve en fazla BvHsp geninin kromozom 6 üzerinde olduğu belirlenmiştir. BvHsp genlerinde toplam 77 çift tandem ve 58 çift segmental duplikasyon tespit edilmiştir. Şeker pancarında 47 adet Hsp geninin intron içermediği belirlenmiştir. Şeker pancarı Hsp ailesinin evrimini anlamak için Arabidopsis, soya, çeltik ve kavak arasında sinteni analizi yapılmıştır. BvHsp genlerinde en fazla ortolog sayısı 323 çift ile soyada belirlenmiştir. Moleküler evrimsel analiz, BvHsp genlerinin evriminin negatif seleksiyona uğradığını göstermiştir. Farklı biyoinformatik yöntemler kullanılarak gen ontolojileri, hedef miRNA’ları, filogenetik ilişkileri, korunmuş motifleri, tahmini üç boyutlu protein yapıları ve açık veri tabanlarından elde edilen sıcaklık, tuz, ABA ve ışık streslerine ait transkriptom verileri kullanılarak bu genlerin ifade profilleri incelenmiştir. Ayrıca transkriptom analizi sonucunda seçilen 12 adet BvHsp geninin kuraklık, sıcaklık ve kombine strese karşı yaprak dokusundaki gen ifade düzeyleri, eş zamanlı PZR ile saptanmıştır. Seçilen bu genler arasından BvHsp70-22 ve BvHsp90-03 genlerinin kuraklık, sıcaklık ve sıcaklık-kuraklık kombine strese karşı kuraklığa hassas, dayanıklı ve yabani türde ifadelerinin büyük ölçüde arttığı belirlenmiştir. Bu genlerin kuraklık durumunda erken cevap oluşturabileceği düşünülebilir. Çalışmamız kuraklık, sıcaklık ve kombine streslere dayanıklı türlerin geliştirilmesine ve mahsülde kuraklık toleransının iyileştirilmesine katkıda bulunabilir