Apomikt Boechera holboellii (hornem.) A. Löve ve D.Löve türünde DYAD gen ortoloğunun karekterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, apomikt ve seksüel Boechera türlerinde DYAD gen ortoloğunun yapısı ve ifadesi ortaya çıkarılmıştır. Boechera çiçek tomurcuklarından DYAD cDNA'sı RT-PCR aracılığı ile elde edilmiştir. SWITCH1/DYAD geni kardeş kromatid kohezyonu, mayotik kromozom organizasyonundan sorumlu bir gen olarak tanımlanmıştır. Ayrıca diploid gametlerin oluşumuna yol açması sebebi ile apomiksi sürecinde etkili bir gen olduğu düşünülmektedir. Bitkilerde eşeysiz tohum oluşumu anlamına gelen apomiksi, genetik olarak birbirinin aynı, anasal kopyalardan oluşan nesillerin oluşumuna yol açar. Apomiksinin zirai bitkilere aktarılması bitki yetiştiriciliğinde heterozigotluğun sabitlenmesi, hibrit özelliklerinin korunması ve hibritlerin nesiller boyunca çoğaltılabilmesine olanak tanıyacak olması nedeni ile gelecek vaat eden bir konudur. Apomiksinin altında yatan moleküler etmenler tam olarak bilinmiyor olsa da DYAD geni üzerinde yapılan çalışmalar bu gendeki mutasyonların apomiksinin önemli bir aşaması olan apomayoza yol açabildiğini göstermiştir. DYAD geni seksüel bir tür olan Arabidopsis thaliana bitkisinde tanımlanmış ve bu gene ait mutant Arabidopsis hatlarında yapısı ve fonksiyonu ortaya konmuştur. Bu çalışma ile doğal apomikt ve seksüel Boechera türlerine ait protein dizileri Arabidopsis SWITCH1/DYAD geni ile yüksek oranda benzerlik göstermektedir. Filogenetik analizler Boechera SWITCH1/DYAD geni ortoloğuna ait muhtemel protein dizisinin 6 farklı türe ait proteine benzerlik gösterdiğini ortaya koymuştur. Boechera muhtemel proteinleri bir fosfolipaz C domaini ve nüklear lokalizasyon sinyali içermektedir.

Here we report the structure and expression patterns of orthologs for DYAD gene in the apomict Boechera. The DYAD cDNAs were obtained by RT-PCR from Boechera flower buds. Dyad is a mutant allele of SWI1 gene characterized as a required gene for meiotic chromosome organization and female meiotic progression in Arabidopsis. DYAD gene causes formation of two diploid cells instead of expected 4 haploid gametes. It is reported that this function of DYAD gene leads to functional apomeiosis in Arabidopsis thaliana. Apomixis is a reproduction way which creates genetically identical seeds with the maternal plant and it will enable the clonal reproduction of hybrids when it is achieved in culture plants. Sexual reproduction is a process involves gametes formed by meiosis and double fertilization. However in apomictic process, many of these steps are either bypassed or modified. In apomict species; chromosome number in male and female gametes are not reduced (apomeiosis), nevertheless embryo sac and pollen formation continues. Furthermore, the apomeiotic egg cell spontaneously forms the embryo (parthenogenesis). Therefore, apomixis leads to clonal reproduction by seeds. Although, introduction of apomixis from natural apomicts to culture plants haven?t been achieved by hybridization methods. In this work, sturcture of DYAD gene which leads A. thaliana plants to apomeiosis is investigated with RT-PCR method in apomict plants for the first time. We have isolated a 1243 bp long transcript of DYAD gene in Boechera showed high similarity with Arabidopsis thaliana DYAD. Phylogenetic analysis revealed six similar protein sequences from various species.