Karpuz bitkisinde bZIP (temel lösin fermuarı) transkripsiyon faktör genlerinin biyoinformatik analizleri ve gen ifadelerinin kuraklık stresi altında incelenmesi

Abstract

Transkripsiyon faktörü ailelerinden birisi olan Bazik Lösin Fermuar (bZIP) ailesi üyeleri, çok çeşitli morfolojik ve fizyolojik süreçlerde düzenleyici olarak rol oynarlar. Çeşitli bitkilerde yapılan çalışmalarda bZIP genlerinin tespiti yapılmış ancak bugüne kadar karpuz üzerinde kapsamlı bir çalışma yapılmamıştır. Citrillus lanatus kromozomları üzerinde 59 adet ClabZIP geninin yeri tespit edilmiştir. Citrillus lanatus'ta bulunan bZIP protein ailesi üyeleri, filogenetik olarak 7 alt aileye ayrılmıştır. Aynı alt aileyi oluşturan bZIP proteinlerinin çoğu, korunmuş motiflerden oluşur, benzer gen yapılarına sahiptir. Kromozom dağılımı ve genetik analizlere göre, 21 ClabZIP geninde duplikasyon gözlemlenmiştir. Ayrıca bZIP proteinlerinin üç boyutlu yapı ve işlevleri tahminlenmiştir. Farklı dokularda bulunan ClabZIP gen ifade profillerinin değerlendirilmesi için, farklı meyve gelişim aşamaları ve vasküler dokularda belirlenmiş olan RNA-seq verileri analiz edilmiştir. Buna ek olarak, kuraklık stresi uygulanan karpuz bitkisinin kök ve yaprak dokularında seçilen ClabZIP genlerinin ifade seviyeleri, Real time PZR kullanılarak incelenmiştir. Sonuç olarak, ClabZIP-57 geninin kuraklık stresi uygulaması sonrasında kök ve yapraklarda en yüksek ifade düzeyine ulaştığı gözlemlenmiştir. Bu tür gen tanımlama çalışmaları, bitkilerde bZIP protein ailesinin işlevlerinin incelenmesinde yeni bakış açıları oluşturmaktadır.

The basic leucine zipper (bZIP) transcription factor family has diverse crucial roles in multiple morphological and physiological processes as regulator. Despite of the identification of bZIP genes in several plants, comprehensive investigation of bZIP members in watermelon has not been presented yet. 59 of ClabZIP genes were determined on Citrillus lanatus chromosomes. bZIP protein family members in Citrillus lanatus were phylogenetically grouped into 7 subfamilies. The majority of bZIP proteins in the same subfamily shared similar gene structures and conserved motifs. According to the chromosome distribution and the genetics analysis, 21 ClabZIP genes displayed duplication events. Further, three-dimensional structure and functional annotation of bZIP proteins were predicted. Publicly available RNA-seq data including various fruit development stages and vascular tissues were analyzed to elucidate gene expression profiles of ClabZIP genes in different tissues. In addition, the expression profiles of selected ClabZIP genes were evaluated in root and leaf tissues of watermelon under drought-stress using Real time PCR. As a result, ClabZIP-57 gene exhibited the highest expression levels after drought stress treatment in leaf and root tissues. This kind of gene identification studies open new perspectives to analyze functions of bZIP protein family members in plants.