Akademik Veri Yönetim Sistemi
Meriç S., Çelik Ö., Ayan A., Atak Ç. (Yürütücü)
Diğer Resmi Kurumlarca Desteklenen Proje, 2016 - 2020
Soya, içerdiği protein, mineral ve vitaminler açısından çok zengin bir bitkidir. Özellikle bünyesinde barındırdığı yüksek yağ oranı nedeniyle dünyada üretimi yapılan yağlı tohumlu bitkiler arasında ilk sırada yer almaktadır. İnsan beslenmesinin yanı sıra yüksek kaliteli protein içerikleri nedeni ile hayvan beslenmesinde ve ayrıca sanayide de son derece önemli bir bitki olarak nitelendirilmektedir. Ülkemizde elverişsiz alanların yaklaşık %74’ünü tuzlu topraklar oluşturmaktadır. Başta tuzluluk ve kuraklık olmak üzere abiyotik stresler sebebiyle ciddi verim ve ekonomik kayıplar yaşanmaktadır. Bu proje, mutasyon ıslah yöntemi kullanılarak tuzluluk ve kuraklık streslerine toleranslı soya bitkilerinin seleksiyonlarını ve elde edilen generasyonların moleküler karakterizasyonlarını ve bunun neticesinde çeşit tesciline aday soya bitkilerinin geliştirilmesini hedeflemiştir. Bu projede T.C. İstanbul Kültür Üniversitesi ve Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü işbirliğinde yürütülmüş olup tuzluluğa karşı in vitro ve in vivo seleksiyonları gerçekleştirilen M3 generasyonuna ait 13 soya bitkisinin tohumları kullanılmıştır. Bu proje kullanılan materyalin mutasyon ıslahı ile geliştirilmesi ve böylelikle tamamen yeni mutant bitkilerin moleküler tanımlanmasının hedeflenmesi sebebiyle de özgündür. Önerilen bu projede, M4 generasyonunun eldesi T.C. İstanbul Kültür Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümünde, M5 ve M6 generasyonunun eldesi Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü deneme tarlalarında gerçekleştirilmiştir. M4 generasyonunda tüm mutantların tuzluluğa ve kuraklığa toleransları in vivo ve in vitro koşullarda saptanmıştır. Tolerans, lipid peroksidasyon, prolin birikimi, toplam karbonhidrat miktarı ve fotosentetik pigment konsantrasyonlarına göre değerlendirilmiştir. M4 generasyonunda seçilen ümitvar hatların agronomik özelliklerinin belirlenmesini takiben mutantların kontrol bitkileri ile olan farklılıkları genomik, transkriptomik ve proteomik analizler ile belirlenmiştir. Ayrıca M4 ve M5 generasyonuna ait karakterizasyonu gerçekleştirilen kuraklığa ve tuzluluğa toleranslı çeşit adayı soya mutantlarının ön verim denemeleri kurulmuş olup kalite analizleri gerçekleştirilmiş ve mutantların agronomik özellikleri tespit edilmiştir. M5 ve M6 generasyonlarında yürütülen tarla denemelerinde seçilen 8 mutant hattı içinde en yüksek verim SM3, SM5 ve AM1 mutant hatlarında, en yüksek oleik asit SM-5 mutant hattında elde edilmiştir. Tuz ve kuraklığa toleranslı mutantlar arasındaki polimorfizm RAPD primerleri kullanılarak yapılan PZR analizleri ile belirlenmiştir. SM3’ün stres uygulanmamış örneğinden uzaklaştığı ve kuraklık stresi uygulanmış örnek ile ayrı bir grup oluşturduğu görülmüştür. Ayrıca SM1 ve SM5’te yine benzer bir profil göstererek stres uygulanmamış örneğinden farklı bir alt grupta yer almıştır. Polimorfizm verilerine göre SM3 ve SM1 mutantları moleküler çalışmalar için uygun hatlar olarak seçilmiştir. Tuzluluk stresine maruz bırakılan ve stres uygulaması yapılmayan soya mutantları SM1 ve SM3’ün RNAseq analizlerinden elde edilen veriler, SNP analizlerinden elde edilen veriler ile birlikte SNP’lerin ilişkili oldukları biyolojik süreçler, hücresel lokalizasyolar ve moleküler fonksiyonları açığa çıkarmıştır. SM1 ve SM3 mutant soya bitkilerinde stres varlığında ve yokluğunda izole edilen proteinlerin proteomik analizleri için 2-D jel elektroforezleri gerçekleştirilmiştir. Seçilen proteinler hücredeki fonksiyonlarına göre değerlendirildiğinde, dizilenen spotların %30’unun karbonhidrat metabolizması, %15’inin fotosentez, %15’inin antioksidan enzim düzenlenmesi, %9’unun aminoasit metabolizması, %9’unun ATP sentezi, %6’sının metilasyon, %4’ünün protein biyosentezi ile ilgili fonksiyonlardan sorumlu oldukları tespit edilmiştir. Seçilen her iki mutantın, tuz stresi altında fotosentez mekanizmasını düzenleyen 3 proteininde de (karbonik anhidraz, gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenaz ve fosforibülokinaz) önemli miktarda artış saptanırken, kuraklık stresi altında karbohidrat metabolizması ile ilgili fruktoz bifosfat aldolaz 2 proteininde artış belirlenmiştir. SM3 tuza ve kuraklığa toleranslı bir hat olup çeşit tesciline gidilebilecek özelliklere sahiptir. SM3 tuza ve kuraklığa toleranslı yerel bir çeşit olma potansiyeline sahip olup ulusal alanda tarımsal kalkınmaya katkı sağlayacaktır.