Ekmeklik buğday (Triticum aestivum L.)`da kuraklık stresi dayanıklılığı ile ilişkili dna markörlerin belirlenmesi

Abstract

Dünyada yaygın olarak üretilen ekmeklik buğday(Triticum aestivum L.), önemli bir protein, vitamin ve mineral kaynağı olmasının yanı sıra kompozisyonu ile insanların kalori tüketiminin %20'sini karşılamakta ve dünya nüfusunun % 35'ini kapsayan yaklaşık 40 ülkenin temel gıda maddesini oluşturmaktadır. Buğday üretimi yapılan arazilerin büyük bir kısmı, kuraklık ve yüksek sıcaklık streslerine maruz kalmakta, bu durum tarımsal ürünlerin verimini ve kalitesini önemli derecede düşürmektedir. Temel besin kaynakları arasında yer alması, olumsuz koşulların verim ve kaliteyi düşürmesi buğday tarımının önemini arttırmış, olumsuz çevre koşullarına dayanıklı çeşit ıslahını zorunlu kılmıştır. Bu tez çalışmasında 11 ekmeklik buğday çeşidinin, kuraklığa dayanıklılık bakımından filogenetik yakınlıkları26 SSR markörleri ile belirlenmiştir. Ayrıca seçilen çeşitlere sıcaklık, kuraklık, sıcaklık ve kuraklık stresi uygulanmış, çeşitlere ait yaprak ve kök dokularında WRKY, çinko parmak proteini (bZIP) transkripsiyon faktörleri (TF) ile ısı şoku proteini (HSP) ailesine ait bazı üyelerin gen ifade seviyelerindeki değişimler Gerçek Zamanlı PZR (qRT-PCR) ile ölçülmüştür. Dayanıklı Zubkov çeşidine ait dokularda WRKY ve HSP gen ifade seviyesinde önemli artışlar görülmüş, hassas Atay 85 ve orta dayanıklı Karahan 99 çeşitlerine ait dokulardaki ifade seviyesi artışı daha düşük olarak görülmüştür. Zubkov çeşidine ait yaprak dokularında ve Atay 85 çeşidine ait kök dokularında bZIP TF ailesine ait üyelerin gen ifade düzeyinde dokuya özgü anlamlı artışlar görülmüştür. Bu çalışma ile sıcaklık ve kuraklık streslerine tolerant veya hassas olduğu bilinen buğday çeşitlerinde WRKY, bZIP ve HSP gen ailelerine ait bazı üyelerin gen ifadelerinin çeşide ve dokuya özgü değişebilmektedir. Kuraklıkla ilişkili genetik karakterizasyonları SSR markörleri ile belirlenmiş ve gen ifade analizleri ile desteklenmiştir. Sonuç olarak Zubkov çeşidinin uygulanan tüm stres koşullarına dayanıklı olduğu ve ıslah çalışmaları için başarılı bir aday olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur.

Bread wheat (Triticum aestivum L.), is an important plant grown worldwide as a source of protein, vitamins and minerals. It supplies the 20% of human calories and 35% of the world population including 40 countries used it as a basic dietary. Most of the areas in which wheat planted expose to drought and heat stresses which lead to reduce in yield efficiency and quality of wheat. Therefore the agriculture and breeding of wheat against unfavorable environmental conditions is getting more important due to being a basic dietary. In this study, genetic characterization among 11 bread wheat varieties was determined using 26 SSR markers. Further, some members of WRKY, zing finger protein (bZIP) transcription factors (TFs) and heat shock proteins (HSPs) gene expression levels were measured in leaf and root tissues in three varieties that exposed to heat, drought, both heat and drought with quantitative real time PCR (qRT-PCR). Whereas significant gene expression induction was detected in WRKY and HSP in resistant Zubkov, the expression levels were lower in susceptible Atay 85 and moderate resistant Karahan types. All the members of bZIP TFs revealed higher expression in leaf tissues of Zubkov and root tissues of Atay 85. As a result of this study, some members of WRKY, bZIP and HSPs showed tissue- or variety-specific gene expression patterns in resistant or susceptible types. The genetic characterization associated with drought was performed via SSR molecular markers and validated with the gene expression analysis. Consequently, Zubkov was found to be resistant in both stress conditions and demonstrated that it can be a successful candidate for breeding systems.