Doğada bulunan yabani mayaların hayatta kalım başarıları üzerine soylar arası ve soy içi üremelerinin etkisi

Abstract

Biyoteknoloji alanında canlıların verimliliğini arttırmak için çeşitli ıslah çalışmaları yapılmaktadır. Eşeyli üreme tiplerinden olan soy içi ve soylar arası üreme ıslah çalışmalarında temel alınan üreme çeşitlerindendir. Soylar arası (outcrossing) üreme genetik olarak farklı bireylerin üremesini tanımlarken soy içi üremede (inbreeding) ise akraba bireyler çiftleşirler. Islah çalışmaları soylar arası üremenin canlıların uyum başarısını arttırdığını gösterse de doğada soy içi üremenin birçok tür arasında (mayalar, örümcekler, bitkiler vs.) yaygın olduğu bulunmuştur. O nedenle doğadaki yüksek soy içi üreme olgusu hâlâ bilinmezliğini korumaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmada, yüksek oranda soy içi üreme yapan yabani maya türü Saccharomyces paradoxus canlıları kullanılmıştır. Bu doğrultuda eşleşme analizi yapılarak yüksek soy içi üreme olgusu araştırılmıştır. Bu adımda soylar arası üremenin önündeki engelleri kaldırmak için genetik olarak farklı suşlar bir araya getirilmiş ve soylar arası üremenin gerçekleşip gerçeklemediğine bakılmıştır. İkinci olarak matematiksel modelleme ile çevresel dalgalanmaların soy içi ve soylar arası üremiş S. paradoxus'ların frekansını nasıl etkilediği tespit edilmiştir. Son olarak soy içi ve soylar arası üremeyle oluşmuş canlıların hayatta kalım oranlarının doğal koşullarda karşılaştırılabileceği düşünülmüştür bu doğrultuda uyum başarısı analizi yapılmıştır. Sonuç olarak eşleşme analiziyle soylar arası üremenin iki haftalık süre içinde tercih edilmediği gözlenmiştir. Matematiksel modellemede çevresel dalgalanmanın soy içi ve soylar arası üremiş bireylerin uyum başarılarını değiştirebildiği gözlenmiştir. Son olarak uyum başarış analizinde genetik belirteç bulma adımında uygun bölgeler bulunamadığı için analiz tamamlanamamıştır. Özet olarak, soy içi ve soylar arası üremenin canlılara olan etkisi doğa temelli yaklaşımlarla daha net anlaşılabilir ve ıslah çalışmalarının geliştirilmesi için kullanılabilir.

Strain improvement techniques are widely used in the biotechnology field. Particularly, outcrossing and inbreeding have significant effects on strain improvement studies. During outcrossing genetically distant individuals mate with each other. In contrast, inbreeding is a mating type that occurs between close relatives (i.e sibling-sibling, parent-offspring). Although there are comprehensive strain improvement studies showing benefits of outcrossing (i.e fitness gain), inbreeding is quite common among several populations in nature such as plants, spiders, yeasts, etc. However, little is known about the reason for the high inbreeding rate in nature. We used a highly inbred, wild yeast species called Saccharomyces paradoxus to understand the fitness effects of inbreeding and outcrossing. We designed a mating assay to find out the reasons of the high inbreeding rate in nature. In the mating assay, we removed the barriers in the way of outcrossing to see if S. paradoxus prefer to do outcrossing in nature-like conditions. Moreover, a mathematical model was developed to track how environmental fluctuation affects the frequency of inbred and outcrossed individuals. Finally, we attempted to measure the relative fitness of outcrossed and inbred cells in nature by improving a fitness assay. As a result, the mating assay showed that outcrossing may not be preferable in two weeks. In addition, the model indicated that environmental fluctuation may change population structure from fixation to coexistence. Lastly, fitness assay could not set up because of several setbacks in the genetic marker determination step which is essential for distinguishing inbred and outcrossed individuals during relative fitness measurement. In conclusion, the fitness effect of inbreeding and outcrossing can be understood clearly via nature-based experimental designs and this information can be implied to strain improvement studies