Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı 2

Mercimek (Lens Culınarıs Medik.) Bitkisinde Nişasta Dallandırma Enzimlerinin Farklı Fotoperiyotlardaki Ekspresyon Analizi
Mercimek, baklagiller (Fabaceae) familyasına ait uzun gün bitkisi olup önemli oranlarda nişasta ve protein ihtiva etmektedir. Bu özelliklerinden dolayı özellikle gelişmekte olan ülkelerde önemli bir besin kaynağıdır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda nişasta enzimlerinin manipülasyonu ile bitkilerdeki verimin arttırılabileceğine dair sonuçlar elde edilmiştir. Bu amaçla nişasta biyosentezinden sorumlu enzimlerin [ADP-glukoz pirofosforilaz (AGPase; EC 2.7.7.23), nişasta dallandırma enzimi (SBE; EC 2.4.1.28) ve çözünür nişasta sentaz (SSS; EC 2.4.1.21)] karakterizasyonu büyük önem taşımaktadır. Grubumuz tarafından mercimek nişasta biyosentezinde görevli ADP-glukoz pirofosforilazın dokuya ve zamana bağlı anlatım profilleri oluşturulmuştur. Ancak nişasta dallandırma enziminin anlatım profili mercimek bitkisinde çalışılmamıştır. Nişasta dallandırma enziminin, amino asit dizileri ve saflaştırılmış proteinlerin in vitro katalitik özelliklerine dayanarak A (SBEII) ve B (SBEI) olmak üzere iki gruba ayrıldığı bilinmektedir. SBEI’i kodlayan genler genel olarak fotosentetik ve vejetatif dokularda, SBEII’yi kodlayan genler ise nişastanın depolandığı bölümlerde ifade edilir.
Bu tez çalışmasında kısa gün (8 saat ışık, 16 saat karanlık) ve uzun gün (16 saat ışık, 8 saat karanlık) fotoperiyotlarında yetiştirilen mercimek bitkisinde SBEI ve SBEII enzimlerini kodlayan genlerin ifade düzeyleri incelenmiştir. Özetle; (1) Her iki fotoperiyottaki büyüme koşullarında SBEI ve SBEII genleri yaprak dokusunda daha fazla ifade edilmektedir. (2) Gen ifadeleri karşılaştırıldığında yaprak ve gövde dokularında SBEII geni SBEI genine göre daha fazla ifade edilmektedir. (3) Farklı fotoperiyot büyüme koşulları SBEI ve SBEII gen ifadesini etkilemektedir. Total mRNA kopya sayıları karşılaştırıldığında, kısa gün fotoperiyodunda SBEI gen ifadesi gövde dokusunda yaklaşık %30 oranında azalmaktadır. SBEII gen ifadesi ise kısa gün fotoperiyodunda yaprak dokusunda yaklaşık %50 azalmakta, gövde dokusunda ise yaklaşık %50 artmaktadır. (4) SBEI ve SBEII gen ifade profilleri gün içerisinde her iki dokuda da 4-6 saatlik aralıklarla ritmik dalgalanma göstermektedir. Uzun gün ışık koşullarında görülen 16 saatlik ışık süresince görülen ifade profilleri kısa gün koşulundaki 8 saat ışık süresine adapte olacak şekilde aynen görülmektedir. (5) Grubumuz tarafından SSSI-III (Soluble Starch Synthase) genlerinin ifadelerini inceleyen çalışmanın sonuçları incelendiğinde SBEII ve SSSI genlerinin anlatım profillerinde benzerlik görülmektedir. Benzer gen ifadesi profilinin görülmesi ve SBEII geninin daha fazla ifade edilmesi SBEII ve SSSI enzimlerinin hücre içerisinde trimerik olarak beraber çalıştığını ifade eden çalışmalarla uyumludur.
Yapılan bu analizler sonucunda SBEI ve SBEII genlerinin farklı doku ve foto periyotlardaki gen ifade düzeyleri belirlenmiştir. SBEII gen ifade profilleri ile SSS gen ifadeleri arasında benzerlikler gözlenmiştir. Bu veriler SBE ve SSS enzimlerinin trimerik yapı oluşturarak birlikte çalıştıklarını belirten hipotezi desteklemektedir. Bu çalışma, grubumuz tarafından nişasta biyosentezinde görev alan genlerin karakterizasyon çalışmalarının devamı niteliğindedir. Mevcut çalışma ve önceki araştırmalarla birlikte AGPaseL1-2, AGPaseS1-2, SBEI-II, SSSI-III genlerinin dokuya ve fotoperiyoda bağlı gen ifadeleri tanımlanmıştır. Mevcut bulgular ışığında yapılacak kinetik analizler ile baklagillerin önemli bir üyesi olan Mercimeğin nişasta biyosentez mekanizmasının aydınlatılmasına, doğal olarak baklagillerdeki mekanizmanın anlaşılmasına ve bitki verimini arttırmaya yönelik çalışmalara katkı sağlayacağı düşünülmektedir.