PROF. DR. MAHİNUR S. AKKAYA

Application of virus induced gene silencing of Brachypodium distachyon, a model organism for crops Tahıllar için yeni model organizma olan, Brachypodium distachyon?da virüs indüklemesi yoluyla gen susturulmasi uygulamasi

Tahıl ailesi tarımdaki kullanım alanlarının yoğunluğu sebebiyle bitki alemindeki en önemli ailedir. Bu zamana kadar, arpa ve buğdayın uygun olmayan özellikleri, tahıl ailesi üzerinde yapılmak istenen moleküler biyoloji çalışmalarını hep sınırlamış ve tahıl ailesine üye olan Brachypodium distachyon bu aile için model organizma olarak önem kazanmaya başlamıştır. Bu organizma, Arabidopsis thaliana, Oryza sativa, ve Zea mays gibi model organizma olarak kullanılan bitkilerle şu benzer özellikleri taşır: küçük genom, küçük fiziksel boyut, kısa yaşam döngüsü, çok emek istemeyen büyüme koşulu. Özellikle çeltik ve tahıl ailesinin diğer üyeleri arasındaki genetik mesafenin büyüklüğü anlaşıldıktan sonra, kompleks genoma sahip tahıl ailesinin incelenmesinde bu organizma anahtar bir bitki olmuştur. Virüs indüklenmesi yoluyla gen susturulması metodu RNA müdahalesini kullanan, hızlı ve etkili bir gen fonksiyonu kaybı yöntemidir (Holzberg et al. 2002, Liu et al. 2008). Barley stripe mosaic virus (BSMV) tek çenekli bitkilerin genlerini susturmak için kullanılan en etkili vektördür. Bu virus üçlü RNA genomuna sahip olup arpa, buğday, mısır ve yulafı enfekte edebilmektedir (Holzberg et al. 2002, Scofield 2005). Bu tezde BSMV aracılığıyla VIGS metodu kullanılıp Brachypodium distachyon bitkisinin Phytoene desaturase (PDS) geni susturulmuştur. Buna ek olarak Green flourescence protein (GFP) geni taşıyan BSMV enfeksiyonu sonrası, GFP ifadesi floresan mikroskopu altında incelenmiştir. Bildiğimiz kadarı ile, bu çalışma Brachypodium distachyon’da BSMV aracılığı ile VIGS metodu kullanılıp gen susuturulabildiğini gösteren ilk rapordur. VIGS’in Brachypodium distachyon bitkisinde başarısı tahıl ailesi üyelerinin genlerinin fonksiyon çalışmalarında yeni ve uygun bir yöntem olarak kullanılmasını sağlayacaktır.

Investigating the roles of micrornas in biotic stress responses and functional characterization of a novel ZTL-type F-box protein via virus induced gene silencing Mikrorna’ların biyotik stres koşullarındaki görevlerinin araştırılması ve yeni bir ZTL-tipi F-box proteininin vırüs indüklenmesi ile gen susturulması yöntemi ile fonksiyonel karakterizasyonu

Arpa ve buğday Türkiye’de üretilen en önemli tahılların başında gelmektedir ve bu bitkilerin ürün verimini arttıracak moleküler çalışmalar ülke ekonomisinin gelişmesi için çok önemlidir. Külleme ve sarı pas bu bitkileri hasta eden patojenlerin başında gelmektedir ve her yıl önemli miktarda ürün kaybına neden olmaktadır. Şimdiye kadar bu patojenlere karşı klasik genetik çalışmaları ile karşı konulmaya çalışılmıştır, ancak bu çalışmalar başarılı olamamıştır. Dolayısıyla, moleküler bitki-patojen ilişkisi çalışmaları patojenlerle savaşabilmek ve ürün kaybının önüne geçmek için yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. Bu tezde bitki-patojen ilişkilerinin iki farklı boyutu incelenmiştir. İlk kısımda arpa-külleme ve sarı pas-buğday patojen sistemlerinde mikroRNA`ların rolu araştırılmıştır. Virulent ve avirulent patojen enfekte edilmiş bitkilerde mikroRNA`ların ve onların hedef genlerinin ekspresyon seviyeleri mikroRNA mikrodizin analizi ve qRT-PCR deneyleri ile saptanmış ve bu veriler ışığında bu iki sistem icin mikroRNA`ları içeren yeni bir model ortaya konulmuştur. İkinci kısımda, sarı pas enfekte edilmiş buğdaylarda arttığı bulunmuş ZTL-tipi yeni bir F-box proteinin (HvDRF) BSMV aracılığı ile VIGS yöntemi ile külleme bulaştırılmış arpalarda fonksiyonel karakterizasyonu yapılmıştır. Gen susturması sonuçları bu F-box proteininin ırk-spesifik direnç mekanizmalarında pozitif regülatör olarak görev aldığını kanıtlamış ve ZTL tipi F-box proteinlerinin biyotik stres koşullarında da görev aldıklarını ispatlamıştır.