Geri Dön

Investigations on long non-coding RNAs in barley (Hordeum vulgare L.)

Arpa (Hordeum vulgare L.)'da uzun kodlama yapmayan RNA'lar üzerine çalışmalar

PDF İndir

  1. Tez No: 519948
  2. Yazar: ELİF KARLIK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NERMİN GÖZÜKIRMIZI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Genetik, Biyoloji, Biotechnology, Genetics, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Arpa, Tohum çimlenmesi, Tuz stresi, Barley, Seed germination, Salt stress
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Uzun kodlama yapmayan RNA'lar (Long non-coding RNAs, lncRNAs), bitki büyüme, gelişme ve tuzluluk gibi çevresel streslere verilen yanıt gibi biyolojik süreçlerin düzenlenmesinde anahtar rol oynarlar. Genetik çeşitlilik açısından zengin olan arpa, tahıl bitkileri arasında tuzluluğa toleransı yüksek olan bir tür olması bakımından tuzluluk stres mekanizmasının anlaşılmasında önemli bir model organizmadır. Bu tezin amacı, lncRNA'ların arpa gen anlatım değişikliklerine çimlenme periyodu sırasında tuz stres koşulları altında etkilerini ortaya çıkarmaktır. Bu tezde, lncRNA'ların etkilerinin tuzluluk stresi altındaki etkileri fizyolojik ve moleküler deneyler uygulanarak değerlendirilmiştir. Tuzluluk stresinin arpa varyeteleri üzerindeki etkilerinin ortaya çıkarılması için çimlenme yüzdelerinin (%), sürgün ve kök uzunluklarının, sürgün ve köklerin total taze ağırlık (FW), kuru ağırlık (DW) ve su içeriklerinin (WC), total çözünebilir protein içeriklerinin ve proline içeriklerinin belirlenmesini içeren fizyolojik deneyler uygulandı. Buna ek olarak, 3 günlük çimlenme sırasında 150 mM tuz stres koşulları altında dört arpa genotipinde (Hasat, Beyşehir 99, Konevi 98 ve Tarm 92) mısır (CNT0018772) ve çeltik (CNT0031477) lncRNA'ları, ve arpa AK363461, AK370506, AK370814 lncRNA'ları, ve bir arpa geni AK372815 anlatım seviyeleri araştırılmasında ve lncRNA'ların hücre içi yerleşimlerinin belirlenmesinde kantitatif Real-time PCR ve floresan in situ hibridizasyon (FISH) uygulamalarını içeren moleküler deneyler uygulandı. Tohumlar, 72 saat boyunca (a) sadece H2O (kontrol), (b) 150 mM NaCl emdirilmiş filtre kâğıtlarına içeren petri kaplarına rastgele yerleştirildi. RNA ekstraksiyonu, kök ve sürgün örneklerinden TriPure® reagent (Roche) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Total RNA, DNase I®(Roche) ile muamele edildi ve cDNA, üreticinin protokol önerilerine göre Transcriptor High Fidelity® cDNA Synthesis Kit (Roche) kullanılarak sentezlendi. Fizyolojik sonuçlara göre, 150 mM tuz uygulaması çimlenme yüzdelerini (%), sürgün ve kök uzunluklarını, sürgün ve köklerin total taze ağırlık, kuru ağırlık ve su içeriklerini, total çözünebilir protein içeriklerini etkilemiştir. Bununla birlikte, proline içeriği, Beyşehir 99 haricinde 150 mM tuz uygulamasından etkilenmemiştir. Anlatım analizi, tuzluluk stresinin beş lncRNA CNT0018772, CNT0031477, AK363461, AK370506, AK370814 ve bir arpa geni AK372815'nin anlatım seviyelerini sürgün ve köklerde çimlenme süresince etkilediğini göstermiştir. 150 mM tuz stresi uygulanmış grupların AK363461 ve AK370506 arpa lncRNA'nın anlatım seviyeleri kontrolleri ile karşılaştırıldığında sırasıyla (log2 -0.82 ve 0.80) ve (log2 -0.64 ve 3.16) arasında değişmiştir, buna ek olarak, 150 mM tuz stresi uygulanmış grupların CNT0018772 ve CNT0031477 arpa lncRNA'nın anlatım seviyeleri kontrolleri ile karşılaştırıldığında da kök ve sürgünlerde sırasıyla (log2 –0.52 ve –35.65) ve (log2 –10.40 ve 33.59) oranlarında anlatım seviyeleri düşmüştür. Bununla birlikte, CNT0031477 anlatım seviyeleri Tarm 92 kök ve sürgünlerinde artmıştır. AK363461 ve AK370506 anlatım seviyelerinin karşılaştırılması arpa çeşitleri arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olduğunu göstermiştir (p<0.05). Buna karşılık, CNT0018772 anlatım seviyeleri düzeyinde karşılaştırılması, arpa çeşitleri arasında kontrollere kıyasla anlamlı bir fark olmadığını göstermiştir (p>0.05). Bununla birlikte, 150 mM tuz uygulaması ve kontrol grupları arasında CNT0031477 anlatım seviyeleri arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmuştur (p<0.05). Tuzluluk ayrıca üç günlük çimlenme periyodu sırasında sense lncRNA AK370814 ve bir arpa geninin AK372815 anlatımın seviyelerini de etkilemiştir. Bununla birlikte, AK372815 geninin göreceli anlatım seviyeleri tuz stres koşulları altında azalmasına rağmen, sense lncRNA AK370814'ün göreceli anlatım düzeylerinin arttığı gözlemlenmiştir. Dahası, AK372815 anlatım seviyelerinin karşılaştırılması arpa çeşitleri arasında kontrollere göre anlamlı farklılık olduğunu göstermiştir (p<0.001). FISH uygulaması için, problar tetramethylrhodamine-dUTP (TRITC) ile etiketlendiler. CNT0018772, CNT0031477, AK363461 ve AK370506 lncRNA'ların yerleşimlerine ek olarak iki (CNT0018772 ve CNT0031477) lncRNA'nın da hücre içi yerleşimleri kontrol arpa kök preparatlarında FISH yöntemi ile konfokal mikroskobu altında gözlemlenmiştir. Sonuçlar, CNT0018772, CNT0031477, AK363461 ve AK370506 problarının konfokal mikroskobu altında sırasıyla 5, 8, 4 ve 1 sinyal ortaya çıkardığını göstermiştir. Sonuç olarak, bu doktora tezi, fizyolojik ve moleküler düzeyde bu tezde kullanılan dört arpa varyetesini tuzluluk stresinin etkilediğini göstermiştir. Moleküler düzeyde, lncRNA'ların anlatım analizleri 150 mM tuz uygulamasının, beş arpa lncRNA'sının anlatım seviyelerini etkilediğini göstermiştir. Ayrıca, fizyolojik bulgular arpa çeşitlerinin anlatım analizi ile uyumlu bulunmuştur. Günümüzde, lncRNA'lar başlıca düzenleyiciler olarak kabul edilmektedirler. Sonuçlarımız, arpa lncRNA'ları ve tuzluluk arasındaki ilişkiyi gösteren ilk tez çalışmasıdır. Buna ek olarak, bu doktora tezi, çekirdekte profaz aşamasında arpa lncRNA yerleşimlerini gösteren ve ayrıca arpa lncRNA'larının görselleştirilmesi için bir tarifi temsil eden ilk çalışmadır. Bu tezden elde edilen bilgiler, tuzluluk stresi mekanizmalarının altında yatan lncRNA'ların fonksiyonlarını anlamamızı sağlayabilir ve bu da gelecekte tuza dayanıklı tahılların geliştirilme sürecinde yararlı olabilir.

Özet (Çeviri)

Long non-coding RNAs (lncRNAs) play key roles in the regulation of biological processes such as plant growth, development and response to environmental stresses that salinity is the one of the major environmental stresses. Barley which is rich in genetic variation is a model plant and a species with higher salt tolerance among cereal plants may play important role to understand the salinity stress mechanism. The aim of this thesis, to reveal of lncRNA effects on barley gene expression alterations under salt stress conditions during germination period.In this thesis, we evaluated the effects of lncRNAs under saline conditions by applying pysiological and molecular experiments. Physiological experiments including, determination of germination percentage (%), shoot and root heights, total fresh weight (FW), dry weight(DW) and water content (WC) of shoot and root, total soluble protein content and proline content have been applied to reveal effects of salinity stress on barley varieties. Additionally, we performed Quantative Real-time PCR and fluorescence in situ hybridization (FISH) to investigate expression levels maize (CNT0018772) and rice (CNT0031477) lncRNAs, and barley AK363461, AK370506, AK370814 lncRNAs, and also one barley gene AK372815, and to determine the localizations of lncRNAs on four barley genotypes (Hasat, Beysehir 99, Konevi 98 and Tarm 92) under 150 mM salt stress conditions during 3 days germination. Seeds were placed randomly in petri dishes containing filter paper soaked in (a) only H2O (control), (b) 150 mM NaCl for 72 h. RNA extraction were carried out by using TriPure® reagent (Roche) from root and shoot samples. Total RNA was treated with DNase I® (Roche) and cDNA was synthesized by using Transcriptor High Fidelity® cDNA Synthesis Kit (Roche) according to suggestions of the manufacturers' protocol. According to physiological results, 150 mM salt treatment affected germination percentage (%), shoot and root heights, total FW, DW and WC of shoot and root, total soluble protein content. However, proline content did not affected by 150 mM salt treatment except for Beyşehir 99. Expression analysis demonstrated salinity effected expression levels of five lncRNAs, CNT0018772, CNT0031477, AK363461, AK370506, AK370814, and one barley gene AK372815 on shoots and roots during germination. The expression levels of AK363461 and AK370506 barley lncRNA for 150 mM salt applied groups were altered ranged between (log2 -0.82 and 0.80) and (log2 -0.64 and 3.16) compared controls, respectively. Additionally, the expression levels of CNT0018772 and CNT0031477 for 150 mM salt applied groups were down-regulated raged between (log2 –0.52 and –35.65) and (log2 –10.40 and 33.59) compared controls on roots and shoots, respectively. However, expression levels of CNT0031477 were up-regulated on root and shoot of Tarm 92. Comparison of AK363461 and AK370506 expression levels demonstrated there was statistically significant difference between barley varieties (p<0.05). Nevertheless, comparison of CNT0018772 expression levels showed there was no significant difference between barley varieties compared to controls (p>0.05). However, it was found there was statistically significant difference between 150 mM salt treatment and control groups for CNT0031477 expression levels (p<0.05). Salinity also effected the expression levels of sense lncRNA AK370814 and one barley gene AK372815 during three days germination period. However, it was observed that relative expression levels of sense lncRNA AK370814 have tended to be up-regulated, although relative expression levels of AK372815 gene have tended to be down-regulated under salt stress conditions. Moreover, comparison of AK372815 expression levels showed there was significant difference between barley varieties compared to controls (p<0.001). For FISH application, probes were labelled by tetramethylrhodamine-dUTP (TRITC). The localizations of CNT0018772, CNT0031477, AK363461 and AK370506 were observed, in addition, two lncRNAs, CNT0018772 and CNT0031477, cellular localisations were also exhibited under confocal microscope via FISH on control barley root preparations. Results demonstrated CNT0018772, CNT0031477, AK363461 and AK370506 probes were revealed up 5, 8, 4 signals and 1 signal under confocal microscope, respectively. As a conclusion, this PhD thesis demonstrated salinity stress affected four barley cultivars used in this thesis in physiological and molecular levels. In the molecular level, expression analyses of lncRNAs demonstrated that 150 mM salt application affected expression levels of five lncRNAs of barley. Also, physiological findings were found to be consistent with expression analysis of barley varieties. Nowadays, lncRNAs are considered as major regulators. Our results are the first report to show the relationship between barley lncRNAs and salinity. Additionally, this PhD thesis is the first report to demonstrate barley lncRNA localizations at prophase stage in nucleus and also represents a recipe for visualization of barley lncRNAs. Acquired information from this thesis may provide insight into lncRNAs functions underlying the salinity tolerance mechanisms in different barley varieties that it can be useful in process of improving of salt tolerant cereals in the future.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    857021

    Identification of expression levels of transcripts in tumors and tumor microenvironment and investigation of their relationship to clinical characteristics in diagnostic mantle cell lymphoma cases

    Tanısal mantle hücreli lenfoma olgularında tümör ve tümör mikroçevresindeki transkript ifadelerinin tüm transkriptom analizleri aracılığıyla belirlenmesi ve klinik karakteristiklerle ilişkilerinin araştırılması

    ESRA ESMERAY SÖNMEZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    GenetikDokuz Eylül Üniversitesi

    Genom Bilimleri ve Moleküler Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CAN KÜÇÜK

  2. Tez No

    859280

    Yeni tanılı erişkin akut miyeloid lösemili hastalarda, hücre proliferasyonu, hücre farklılaşması ve apopitozis üzerine etkili uzun kodlamayan rna'ların araştırılması

    Investigation of long non coding rnas effective on cell proliferation, cell differentiation and apoptosis in de novo adult patients with acute myeloid leukemia

    EBRU GÖNCÜ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    HematolojiTrakya Üniversitesi

    Biyoteknoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. JÜLİDE TOZKIR

  3. Tez No

    759152

    Investigation of the effects of long non-coding RNAs under drought stress on tomato (Solanum lycopersicum)

    Kuraklık stresi altındaki domateslerde (Solanum lycopersicum) uzun kodlama yapmayan RNA'ların etkilerinin araştırılması

    MEHTAP AYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyoteknolojiYeditepe Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ANDREW JOHN HARVEY

  4. Tez No

    701162

    Investigation of the effect of long non-coding RNA MEG3 expression on cancer-related behaviors of cells in glial tumors

    Uzun kodlamayan RNA MEG3 ekspresyonunun glial tümörlerde hücrelerin kanserle ilgili davranışlarına etkisinin incelenmesi

    ZEHRA DEĞİRMENCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyolojiBahçeşehir Üniversitesi

    Sağlık Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TİMUÇİN AVŞAR

  5. Tez No

    815034

    Hepatit B hastalarında prognoz biyobelirteci olarak kullanılabilecek uzun kodlanmayan RNA'ların araştırılması

    Investigation of long non-coding RNAS that could be used as a prognostic biomarker in hepatitis b patients

    HİLAL BAŞYEĞİT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Tıbbi BiyolojiEge Üniversitesi

    Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUNDE YILMAZ SÜSLÜER

Geri Dön