Effects of selenium on sulfate transporter genes in rice and the functional characterization of the OsSULTR1;1 gene in selenium homeostasis in arabidopsis
Selenyumun çeltik bitkisinde sülfat taşıyıcı genler üzerine etkileri ve arabidopsis'te selenyum homeostazında OsSULTR1;1 geninin fonksiyonel karakterizasyonu
- Tez No: 904454
- Danışmanlar: Prof. Dr. EKREM GÜREL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Ziraat, Biyoloji, Biotechnology, Agriculture, Biology
- Anahtar Kelimeler: Gen ifadesi, Hedef konumlandırma, Pirinç-bitki, Selenyum, Gene expression, Target localization, Rice, Selenium
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Pirinçteki sülfat taşıyıcılarının abiyotik ve ağır metal streslerinde rol oynadığı bilinmektedir. Ancak, bu taşıyıcıların düzenlenmesi ve fonksiyonel karakterizasyonları selenat muamelesi ile ilişkisi belirsizdir. Bu çalışma ile pirinçte sülfat taşıyıcılarının vejetatif ve üreme aşamalarındaki ekspresyon desenleri araştırılmıştır. Taşıyıcılar Se muamelesi ile çeşitli ekspresyon desenleri sergilemiştir ve dokuya özgü özellikler göstermiştir, bu da onların çeşitli fonksiyonel rollerini işaret etmektedir. Düşük kükürt (S) koşullarında (15 µM) ifadesi ve kök dokuya yüksek özgüllüğü nedeniyle OsSULTR1;1 aday gen olarak seçilmiştir ve her iki özellik de Se muamelesiyle daha da artmıştır. Subselüler lokalizasyon, OsSULTR1;1 proteininin plazma zarına lokalize olduğunu ve Se'nin kök tarafından alınmasında rol oynadığını ortaya koymuştur. Daha ayrıntılı olarak karakterizasyon için ilgili gen Arabidopsis thaliana'ya aktarılmıştır. Arabidopsis'te genin aşırı ekspresyonu (OX), vahşi tip (WT) bitkilere kıyasla büyüme, gelişme ve mineral besin maddelerinin alımında artışa neden olarak etkin besin alımında rol oynadığını göstermiştir. Zaman ve konsantrasyona bağlı Se muamelesine maruz bırakılan OX bitkileri, dokularında önemli seviyelerde Se biriktirmiştir. Se'nin OX ve WT için yüksek konsantrasyonlarda (10, 25 ve 50 µM) toksik olduğu, düşük konsantrasyonlarda yararlı olduğu gösterilmiştir. OX bitkilerin tohum ve sürgün dokularında WT bitkilere kıyasla önemli ölçüde artan Se seviyeleri, OsSULTR1;1'in rizosferden Se alımındaki fonksiyonel rolünü göstermektedir. Rizosfer asitleştirme deneyi, OX Arabidopsis rizosfer pH'sında WT bitkilere kıyasla önemli bir değişiklik yaratarak daha verimli bir şekilde dışarı attığını ortaya koymuştur. Bu, ikincil aktif taşıma mekanizmasını işaret etmektedir. OX bitkiler ısı, kadmiyum, kurşun ve alüminyum gibi abiyotik streslere karşı artan tolerans sergilemiştir. Bulgular bir araya getirildiğinde, OsSULTR1;1'in biyofortifikasyon amaçlı Se birikimi için potansiyel bir aday gen olduğunu öne sürülmekye olup genin iklim değişikliği ve çevresel streslere karşı bitki toleransında rol oynayabileceği, küresel ısınma koşulları altında sürdürülebilir tarıma katkıda bulunabileceği öne sürülmektedir.
Özet (Çeviri)
Sulfate transporters in rice are reported to be involved in abiotic and heavy metal stresses. However, the regulation of these transporters and their functional characterization in relation to selenate treatment remain elusive. The focus of this research was to analyze the expression profiles of rice sulfate transporters at vegetative and reproductive stages. The transporters exhibited diverse expression patterns in response to Se treatment and displayed tissue specificity, suggesting their varied functional roles. OsSULTR1;1 was selected as a candidate gene due to its expression under low sulfur (S) conditions (15 µM) and its high root tissue specificity, both of which were further enhanced by Se treatment. Subcellular localization revealed that the OsSULTR1;1 protein localizes to the plasma membrane, implicating its role in root uptake of Se. To further characterize this gene, it was genetically transformed into Arabidopsis thaliana. Overexpression (OX) of the gene in Arabidopsis resulted in enhanced growth, development, and uptake of mineral nutrients compared to wild-type (WT) plants, suggesting a role in efficient nutrient acquisition. OX plants subjected to time- and concentration-dependent Se treatment accumulated significant levels of Se in their tissues. Se was found to be toxic for both OX and WT plants at higher concentrations (10, 25, and 50 µM), suggesting its beneficial effects at low concentrations. The significantly enhanced Se levels in seed and shoot tissues of OX plants compared to WT plants indicate the functional role of OsSULTR1;1 in Se uptake from the rhizosphere. A rhizosphere acidification assay revealed that OX Arabidopsis plants exude more efficiently, causing a significant change in rhizosphere pH compared to WT plants. This suggests a secondary active transport mechanism. OX plants exhibited increased tolerance to abiotic stresses such as heat, cadmium, lead, and aluminum. Taken together, these findings suggest that OsSULTR1;1 is a potential candidate gene for Se accumulation for biofortification purposes. It may also play a role in plant tolerance to climate change and environmental stresses, potentially contributing to sustainable agricultural productivity under global warming conditions.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Diyabetus mellitus'da gözlenen mikrovasküler komplikasyonların prostaglandinler ile olan ilişkisi
The Relation of microvaskular complications observed in diabetes mellitus with prostoglandins
CANAN NEBİGİL
Doktora
Türkçe
1985
Eczacılık ve FarmakolojiCumhuriyet ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF SARIOĞLU
- Pik demiri ve karbon çeliğinin sulu çözeltiler içindeki korozyon hızının tayini
Determination of the rate of corrosion of the cast iran and carbon steel in the aqueous solutions
EMİNE NAZAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN