Physiological and genetic characterization of salt tolerance in tomato (lycopersicon esculentum)

Abstract

Adı-Soyadı: Deniz GÖLOkul: zmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüAnabilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve GenetikProgramı: Meleküler Biyoloji ve Genetik (Yüksek Lisans)Domates'te (Lycopersicon esculentum) Tuza Dayaniklili inTez Ba lı ı:Fizyolojik ve Genetik KarakterizasyonuÖZETBitki büyümesi farklı çevresel artlarla sınırlıdır. Tuz stresi, bitki büyümesinietkileyen artlardan biridir. Topra ın tuzdan arındırılması uzun zaman gerektirenve çok pahalı bir i lemdir. Tuzlulu un etkisini ortadan kaldırmak için uygulanacaken etkili yöntem, tuza dayanıklı ürün yeti tirmektir. Hem transgenik uygulamalarhem de moleküler i aretleyici teknolojisi tuza dayanıklı bitkilerin üretilmesinde önemta ımaktadır.Bu çalı mada, domatesin tuz stresine tepkisi, ya am döngüsünün çimlenme vevejetatif dönemlerinde çalı ılmı tır. Tuza dayanıklı bir tür olan L. pimpinellifoliumve tuza duyarlı bir tür olan L. esculentum arasında yapılan melezlemeden türetilenkendilenmi geri melez hatları (Inbred Backross Lines) tohum çimlenmesidönemindeki tuza toleransın de erlendirilmesi ve QTL haritalaması içinkullanılmı tır. Çimlenme dönemi çalı malarının sonunda, IBL'lerin belli dereceyekadar tuza toleranslı oldukları gözlemlenmi tir. L. esculentum alleleleri tuzda toplamçimlenme yüzdesini artırırken, L. pimpinellifolium alleleleri tuzda çimlenme oranındabir iyile tirme sa lamı tır. Buda, tuz toleransının de i ik parametrelerinin, çimlenmedöneminde farklı mekanizmalar tarafından kontrol edildi ini göstermektedir. Tuzadayanıklı bir tür olan L. pennellii (LA716) ve tuza duyarlı bir tür olan L. esculentumcv M82 arasında yapılan melezlemeden türetilen, L. pennellii hatları, domatesinvejetatif evresindeki tuz toleransıyla ili kili olan antioksidan özelliklerinharitalanması için kullanılmı tır. Kültür domates çe idi M82 ve 32 IL hatlarına aitbitkiler, serada havalandırılmı Hoagland çözeltisi içerisinde yeti tirilmi tir. Yedigerçek yaprak safhasında, tuz uygulaması ba latılmı ve bu uygulama 150 mM NaClkonsantrasyonuna ula ıncaya kadar besin çözeltisine kademeli olarak NaCl'nineklenmesi ile gerçekle tirilmi tir. Süperoksit dismutaz (SOD) ve katalaz (CAT)aktiviteleri, bu bitkilerin yapraklarından ölçülmü tür. IL'lerin enzim aktiviteleri,M82'ninkilerle kıyaslanmı , tuz ve kontrol ko ullarındaki SOD, CAT aktivitesi ileili kili QTL'ler haritalanmı tır.

Name: Deniz GÖLSchool: zmir Institute of TechnologyDepartment: Molecular Biology and GeneticsMajor: Biology (Master)Title of Thesis: Physiological and Genetic Characterization of Salt Tolerance inTomato (Lycopersicon esculentum)ABSTRACTPlant growth is limited by different environmental conditions. Salt stress is oneof these conditions that affects plant growth. Elimination of salt from the soil is timeconsuming and very expensive. The most effective way to eliminate salinity effects isto produce salt tolerant crops. Both transgenic applications and molecular markertechnology are of importance in producing salt tolerant plants.In this study, responses to salt stress of tomato were studied during thegermination and vegetative stages of the life cycle. Inbred Backross Lines (IBLs) froma cross between salt-sensitive L. esculentum and a salt-tolerant L. pimpinellifoliumwere used for evaluation of salt tolerance during seed germination and QTLmapping. At the end of the germination study, it was observed that the IBLs havesome degree of salt tolerance. L. esculentum alleles provided improved total percentgermination on salt, however, L. pimpinellifolium alleles provided an improved rate ofgermination on salt. Thus, different parameters of salt tolerance are controlled bydifferent mechanisms during seed germination. L. pennellii introgression lines (ILs)generated by crossing L. pennellii (LA716) to L. esculentum cv. M82 were used to mapantioxidant traits related to salt tolerance at the vegetative stage of tomato. Plants ofcultivated tomato (M82) and 32 IL lines were grown in aerated Hoagland solution inthe greenhouse. At the seven-true leaf stage salt treatment was started and wasachieved with the gradual addition of NaCl to the nutrient solution until 150 mMNaCl was reached. Superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities weremeasured in the leaf tissues of these plants. Enzyme activities of the ILs werecompared with M82 and QTLs associated with SOD and CAT activity under controland salt conditions were mapped.