Molecular identification of differentially expressed zinc related genes in cultivated bread wheat

Abstract

Çinko (Zn) bitki türlerinin büyümesi için mutlak gerekli bir mikro besin elementedir.Çinko özellikle biyolojik membranların ve enzimlerin yapısal ve islevsel bütünlügü içingerekmektedir. Dolaysıyla, Zn eksikliginde bitkilerin büyüme ve gelismesinde siddetliazalmalar ortaya çıkar. Bitki türleri içinde bugday Zn eksikligine karsı çok duyarlı bir türolarak bilinir. Bitkilerin Zn eksikligine dayanıklılıgını belirleyen moleküler mekanizmalarhakkında çok az bilgi bulunmaktadır. Burada sunulan tez çalısmasının amacı seçilmis birmodern ekmeklik bugday genotipinde degisik dozlardaki Zn uygulamaları sonucu farklıolarak ifade edilen cDNA parçalarını incelemekti. Bu amaç dogrultusunda, belirli sayıdamodern ekmeklik bugday genotipi kullanılarak bir tarama çalısması gerçeklestirildi. Butarama çalısmasında Zn eksikligine dayanıklılık açısından genotipsel olarak kayda deger birvaryasyon gözlemlendi. Tüm ekmeklik modern bugday genotipleri arasından, çinkoeksikligine en dayanıklı genotip olarak Bezostaja belirlendi.Bu çalısmada PCR'a dayalı DNA isaretleyici yöntemlerinden mRNA differentialdisplay metodu kullanılarak, farklı çinko doz uygulamaları sonucunda seçilen ekmeklikbugday genotipinin ifade profili incelenmistir. Bu metod aracılıgı ile, 20 farklı ifade edilencDNA parçası gözlemlenmistir. zole edilen, klonlanan ve dizilimleri bulunan bu 20 cDNAparçasından 14'ü daha önceden belirlenmis, alkol dehidrogenaze, cystathionine gammasynthase, ve cation diffusion facilitator family transporter içeren protein gibi bazı proteindizilimlerine benzerlik göstermistir.Anahtar sözcükler: Zn ile iliskili genler, Zn eksikligi, ekmeklik bugday, mRNAdifferential display

Zinc (Zn) is an essential micronutrient required for adequate growth of plant species.Zinc is particularly needed for structural and functional integrity of enzymes and biologicalmembranes and directly involved in synthesis of protein. Consequently, Zn deficiency resultsin severe decreases in growth and yield. Among the crop species, wheat is very sensitive toZn deficiency. There is very limited information on the molecular mechanisms affectingexpression of high Zn deficiency tolerance. Our objective in this study is, therefore, toidentify the differentially expressed cDNA fragments in response to varying levels of Znapplications in a tolerant cultivated wheat genotype. For this purpose, we performed ascreening experiment by using a number of cultivated bread wheat genotypes which displayeda considerable variation in response to Zn deficiency. Among various modern bread wheatgenotypes tested, Bezostaja was selected as the most tolerant genotype. mRNA differentialdisplay method has been used to study the expression profile of Bezostaja genotype exposedto different Zn treatments. We observed 20 differentially expressed cDNA bands by usingmRNA differential display. Out of 20 cDNA fragments that were isolated, cloned andsequenced, 14 cDNAs displayed similarity with previously identified metal Zn bindingproteins and enzymes such as; alcohol dehydrogenase, cystathionine gamma synthase, andcation diffusion facilitator family transporter containing protein.Keywords: Zn-responsive genes, Zn deficiency, bread wheat, mRNA differentialdisplay