Investigation of potential of mir160 in sustainable agriculture through overexpression in potato cultivars

Abstract

Patates (Solanum tuberosum L.) dünyada mısır, pirinç ve buğdaydan sonra yaygınolarak yetiştirilen yumru bitkilerinden biridir. Yüksek sıcaklık ve kuraklık, patatestebüyüme, gelişme sürecini ve verimi olumsuz etkiler. Bu çalışmada miR160'ınfonksiyonu, yüksek ifade yaklaşımıyla, kuraklık, yüksek sıcaklık ve bunlarınkombinasyonları altında toleranslı (Unica) ve hassas (Russet Burbank) patatesgenotiplerinde araştırılmıştır. Bu çalışmada, transgenik bitkiler ve yabani tip bitkilermorfolojik özellikler (yaprak sayıları, biyokütle, yaprak genişlemesi, gövde uzunluğu veyumru büyüklüğü) ve fizyolojik özellikler (fotosentez oranı, stoma iletkenlik, terlemeoranı, yaprak sıcaklığı, bağıl su içeriği, klorofil ve prolin miktarı) bakımındankarşılaştırılmıştır. Bu çalışma miR160'ın absisik asit ve oksin yollarına ve ısı şokuproteinlerinin ekspresyonuna doğrudan veya dolaylı olarak müdahale ettiği ve böylecetransgenik bitkilerin abiyotik stres koşullarına tolerans göstermesine imkân sağladığısonucuna varmıştır. Bu çalışma saha denemesinde gerçekleştirildikten sonra, kuraklığave ısıya dayanıklı sürdürülebilir patates genotiplerin geliştirilmesine yardımcı olacaktır.Anahtar Sözcükler: Patates (Solanum tuberosum L.), abiyotik stres, miRNA, kuraklık, yüksek sıcaklık

Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the major tuber crops which is widely grownin the world following corn, rice and wheat. Potato growth and development as well asyield are negatively affected by heat and drought stress. Here, the function of miR160was investigated in tolerant (Unica) and sensitive (Russet Burbank) potato genotypesunder drought, heat, and their combination by using overexpression approach. In thisstudy, transgenic plants and wild-type plants were compared on the basis ofmorphological (leaf numbers, biomass, leaf expansion, stem length, and tuber size) andphysiological differences (photosynthesis rate, stomatal conductance, transpiration rate,leaf temperature, relative water content, chlorophyll content and proline amount). Thisstudy concluded that miR160 interferes directly or indirectly with abscisic acid andauxin pathways and expression of heat shock proteins which thus enables transgenicplants to tolerance abiotic stress conditions. After validation of this study in the field, itwill help to develop drought and heat tolerant potato genotypes.Keywords: Potato (Solanum tuberosum L.), abiotic stress, miRNA, drought, heat