Ağır Metal Stresi Altında Phaseolus Vulgaris L. Mir172 Gen Ailesi Üyelerinin Genom Çaplı Analizi

Abstract

Fasulye insan beslenmesinde kullanılan önemli bir baklagildir. Ancak bitkiler sesil organizmalar olmaları nedeniyle doğal ekosistem içerisinde birçok biyotik ve abiyotik stres faktörleri ile karşı karşıya kalmaktadır. Bu zorlayıcı faktörlerden biri de antropojenik faaliyetler sonucu meydana gelen ağır metal stresidir. Ağır metaller bitkinin büyümesini, verimi ve kalitesini etkileyerek ciddi bir toksisiteye neden olmaktadır. Bitkiler bu stres faktörleri ile başa çıkmak için hedef genlerin ifadesini düzenleyen mikroRNA'ları kullanmaktadır. miRNA'lar bitki büyümesi ve gelişimi ile ilgili yolaklarda yer alan genleri hedeflemektedir. Ayrıca stres ile ilişkili genlerinin ifadesini düzenleyerek bitkinin stres toleransı kazanmasına da yardımcı olmaktadır. Bu miRNA'lardan biri olan miR172 bitki büyüme ve gelişim süreçlerinde önemli roller oynamaktadır. miRNA'ların uygulanan türe ve ağır metal dozuna bağlı olarak farklı seviyede ifade olduğu bilinmektedir. Bu çalışmanın amacı dört farklı ağır metal stresinde miR172 ve hedef genlerinin yanıtlarını öğrenmek ve biyoinformatik olarak miR172 gen ailesi üyelerinin genom çaplı analizidir. Yapılan çalışmada 6 Pvul-miR172 tanımlanmıştır. Bu miRNA'ların stres ile ilişkili cis-etkili elementlere sahip olduğu bulunmuştur. Hedef genlerinin membran üzerinde bağlayıcı ve taşıyıcı görevleri olduğu tespit edilmiştir. Pvul-miR172 ve hedef genlerinin strese ve genotipe bağlı olarak farklı ifade seviyeleri gösterdiği görülmüştür. Elde edilen sonuçların miRNA tabanlı genetik mühendisliği uygulamalarıyla ağır metal stresine dayanıklı mahsul çeşitlerinin geliştirilmesine katkıda bulunulması amaçlanmaktadır.

Common Beans are an important legume used in human nutrition. However, since plants are sessile organisms, they face many biotic and abiotic stress factors in the natural ecosystem. One of these challenging factors is heavy metal stress caused by anthropogenic activities. Heavy metals cause serious toxicity by affecting plant growth, yield and quality. To cope with these stress factors, plants use microRNAs that regulate the expression of target genes. miRNAs target genes involved in pathways related to plant growth and development. It also helps the plant gain stress tolerance by regulating the expression of stress-related genes. One of these miRNAs, miR172, plays important roles in plant growth and development processes. It is known that miRNAs are expressed at different levels depending on the applied species and heavy metal dose. The aim of this study is to learn the responses of miR172 and its target genes to four different heavy metal stresses and to bioinformatically perform genome-wide analysis of miR172 gene family members. In the study, 6 Pvul-miR172 were identified. These miRNAs were found to have cis-acting elements associated with stress. It has been determined that their target genes have binding and carrier functions on the membrane. Pvul-miR172 and its target genes were observed to show different expression levels depending on stress and genotype. The results obtained are aimed to contribute to the development of crop varieties resistant to heavy metal stress through miRNA-based genetic engineering applications.