Identification and characterization of a cDNA encoding zip transporter protein in Triticum dicoccoides

Abstract

Yabani emmer buğdayı, ekilen buğday türlerinin verimini yükseltmek ve kalitesiniartırmak açısından potansiyel genetik zenginlik içermektedir. Çinko (Zn) eksikliği, buğdaydahem verimin hem de tane besin kalitesinin düsmesine yol açmaktadır. Bu çalısmada, altı farklıyabani buğday genotipi, Triticum dicoccoides, Zn stresine maruz bırakıldı ve yapılan seraçalısmaları Zn eksikliğine karsı verilen cevaplarda genotipler arası çesitlilik bulunduğunuortaya koydu. Yabani buğday genotiplerinin yanı sıra üç tane T. durum buğdayı (Balcalı 85,Ç-1252 , Meram) da referans bitki olmaları açısından bu çalısma içine alındı.Zn eksikliği stresinde, dayanıklılığa katkıda bulunan mekanizmalar henüz tam olarakbilinmemektedir. Fakat gün geçtikçe Zn eksikliğinde rol alan daha çok proteinbelirlenmektedir. Bu çalısmada, yabani buğdaylardaki ZIP proteininin tamamlanmıs DNA(cDNA) dizisi belirlenmis ve bu dizilerle kültüre alınmıs buğday genotiplerinin dizileriarasında önemli bir fark bulunmadığı gözlemlenmistir. Zn noksanlığına maruz bırakılanbitkilerin kök ve yesil aksamlarından elde edilen örneklerindeki ZIP ekpresyon seviyeleriQRT-PCR yöntemiyle ölçülmüstür. Elde edilen sonuçlara göre, tüm genotiplerde besiyerindeki Zn miktarı azaldıkça ZIP cDNA ekpresyon seviyesi artmıstır. Zn stresine endayanıklı olan genotip MM 5/4'ün kök hücrelerinde, Zn stresine en duyarlı genotiplerden biriolan 19-36'nın kök hücrelerine nazaran daha az ZIP ekspresyonu saptanmıstır. Bunun nedenibüyük olasılıkla, duyarlı genotipin, 19-36, kök hücrelerinin dayanıklı genotipin, MM 5/4, kökhücrelerine nazaran stresi daha çabuk hissedip daha çabuk ZIP seviyesini artırmayaçalısmasından kaynaklanmaktadır. Toksik Zn uygulamasında (10-4 M Zn) ZIP ekpresyonseviyesinin kontrol bitkisine kıyasla artmaması, bu çalısmada kullanılan yabani buğdaylardandizisi çıkarılan ZIP proteininin Zn'ye özel olabileceği olasılığını kuvvetlendirmektedir.

Wild emmer wheats exhibit a potential genetic resource for wheat improvement andincreased food production. In this study, different accessions of wild emmer wheat, Triticumdicoccoides, were studied for their Zn deficiency tolerance which is particularly prevalent inwheat leading to significant reduction in yield and nutritional quality of grains. T.dicoccoides, selected from a screening study, were grown under Zn deficient conditions.Three T. durum wheats, Balcali 85, Ç-1252 and Meram, were also included in this study asstandard.Increasing data are being accumulated to identify proteins that are involved in Zndeficiency. Hence, ZIP family of metal transporter proteins are extensively being studied. Inthis study, identification of cDNA encoding ZIP transporter protein in wild emmer wheat wasstudied. The result revealed that cDNA does not have high level of polymorphism comparedto cultivated wheats. The expression of identified ZIP transcript was measured using root andshoot of plants subjected to Zn deficiency. Quantitative Real-time PCR results revealed thatZIP transcript levels are elevated with decreasing Zn supply in all accessions. ZIP transcriptaccumulation was lower in root of MM5/4 accession, which is the most tolerant accession toZn deficiency, than that of 19-36 accession, which is one of the most susceptible accessions.This is most likely because the susceptible genotype senses the Zn deficiency stress earlierthan the tolerant does so that the response of 19-36 root cells are much quicker than theresponse of MM 5/4 root cells. The low level expression and the absence of ZIP transcript at10-4 M Zn concentration suggested that this ZIP metal transporter found in these accessionswas Zn-specific.