Theses supervised by Prof. Dr. Zeynel Cebeci
10 theses · Çukurova University
Türkiye'de hemoglobin varyantları ve talasemi mutasyonları bilgi sistemi
Bu çalışmada Türkiye'de bulunan anormal hemoglobinler ve talasemi mutasyonları kayıtlarını içeren bir veritabanı oluşturulması; eğitim ve bilgilendirme materyalini kapsayan bir bilgi sisteminin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Sistemin veritabanından her mutasyon ve hemoglobin varyantının görüldüğü yerler, mutasyon noktaları, hematolojik parametreleri, yapısal ve fonksiyonel çalışmalar ile referans bilgileri yer almaktadır. Sistem, söz konusu kayıtların çeşitli açılardan sorgulanmasını sağlayan basit ve ileri arama mekanizmalarını kapsamaktadır. TrHbVar adlı veritabanı ve bilgi sistemi internet üzerinden serbest kullanıma açılmış (www.turktalasemi.org) olup şu an için 50 hemoglobin varyantı ile 41 talasemi mutasyonuna ait kayda erişilebilmektedir.
Bir anlamsal web uygulaması olarak Türkiye organik tarım bilgi portalı tasarımı
Geçtiğimiz on yıl boyunca çevre koruma ve gıda kalitesini garanti altına konusunda önemli bir küresel duyarlılık gelişmiştir. Organik tarım bu istekleri aynı anda karşılayan bir üretim biçimi olarak görülmüştür. Organik tarımda önemli bir potansiyeli bulunan Türkiye'de organik tarımla ilgili eksikliklerden biri öğrenme kaynaklarının yetersizliğidir. Bu sorunu gidermede etkin çözümlerden biri elektronik öğrenme kaynaklarının geliştirilmesi, yaygınlaştırılması ve erişiminin kolaylaştırılmasıdır. Erişimi sağlamak için depolama, indeksleme ve arama mekanizmalarına gereksinim vardır.Bu çalışmada, bir organik tarım portalının geliştirilmesi ve organik tarımla ilgili öğrenme kaynaklarının tanımlanması için XML ile bir uygulama yanayının kullanılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, Dublin Core (DC), FAO AgMES ve IEEE LOM üstveri elemanlarının karışımı ile geliştirilen bir uygulama yanayı kullanılmıştır. Bu tür uygulama yanaylarının tarımsal ontolojiler ile kullanılmasıyla organik tarımda öğrenme kaynaklarının tanıtılması, dizinlenmesi ve aranmasında anlamsal web uygulamalarının yaygınlaşması sağlanabilecektir.
Bazı bitki uçucu yağlarının in vitro gerçek sindirilebilirlik, bakteri ve protozoa sayısına etkileri bakımından hiyerarşik kümeleme yöntemleriyle sınıflandırılması
Bu çalışmada, buğday samanı ile yapılmış olan inkübasyonlardan elde edilen 14 farklı uçucu yağın, pH, bakteri, protozoa sayılarına etkileri bakımından farklı uzaklık ölçütleri (Öklit, City-block, Minkowski) kullanılarak, hiyerarşik kümeleme yöntemleri (Guruplar İçi Ortalama Bağlantı, Merkezi Bağlantı, Tam Bağlantı, Tek Bağlantı, Ward Bağlantı) kümelenmesi araştırılmıştır. Verilerin transformasyonunda, Z-puanlarına dönüştürme işlemi kullanılmıştır. Kümeleme yöntemlerinden en iyi sonucu verenin hangisi olduğunu saptamak için tek yönlü varyans analizi ile Duncan çoklu karşılaştırma tekniklerinden elde edilen gruplar referans grup olarak kullanılmıştır. Herbir yöntem ve uzaklık metodundan elde edilen kümlerdeki elemanlardan Duncan karşılaştırması ile elde edilen gruplandırılacak uyanlar sayılarak uyum puanı olarak kullanılmıştır. TamBKY' de Öklid, City-block ve Minkowski uzaklık ölçütlerinin uyum sayısı ve GİBKY'de city-block diğer kümeleme yöntemleri sonucunda oluşan gruplardan daha fazla elde edilmiştir. Protozoa grubunda kümeleme yöntemlerinden, TamBKY' de Öklit, City-block ve minkowski uzaklık ölçütlerinin, WBKY' de Öklit, city-block ve minkowski uzaklık ölçütlerinin ve GİBKY' de Öklit ve Minkowski uzaklık ölçütlerinin uyum sayısı diğer kümeleme yöntemleri sonucunda oluşan gruplardan daha fazla elde edilmiştir. Bakteri grubunda kümeleme yöntemlerinden, TekBKY' de Öklit, City-block ve Minkowski uzaklık ölçütlerinin, WBKY' de city-block uzaklık ölçütlerinin ve MBKY' de Öklit, City-block ve Minkowski uzaklık ölçütlerinin uyum sayısı diğer kümeleme yöntemleri sonucunda oluşan gruplardan daha fazla bulunmuştur.
Bulanık C-ortalamalar, olabilirlikli C-ortalamalar ve karma kümeleme algoritmalarının etkinliklerinin karşılaştırılması
Bu çalışmada olasılıklı ve olabilirlikli yumuşak bölümleyici kümeleme algoritmalarından Bulanık C-ortalamalar (BCO), Olabilirlikli C-ortamalar (OCO), bunların hibritleri olarak Bulanık Olabilirlikli C-Ortalamalar (BOCO), Olabilirlikli Bulanık C-ortalamalar (OBCO) ile İtmeli Olabilirlikli C-Ortalamalar (iOCO) ve Yönetimsiz Olabilirlikli Bulanık Kümeleme (UOBCO) algoritmalarının kümeleme başarımları karşılaştırılmıştır. Algoritma başarımlarını test etmek için kare, elips, daire ve konkav şekilli gürültülü ve gürültüsüz 8 adet sentetik veri seti ve 4 gerçek veri seti kullanılmıştır. Kümeleme geçerlilik indeksleri olarak Bölümleme Entropisi (PE), Bölümleme Katsayısı (PC), Değiştirilmiş Bölümleme Katsayısı (MPC), Xie-Beni (XB), Kwon, Tang-Sun (TS) ve Bulanık siluet indeksleri (FS) kullanılmştır. Yapılan analizlere göre UOBCO algoritması daha düşük işlem zamanında geçerliliği yüksek kümeleme sonuçları ürettiğinden bulanık ve gürültülü büyük veri setlerinde kümeleme analizi için önerilmiştir.
Tarımsal veri madenciliğinde aprıorı birliktelik kuralının uygulanması
Birliktelik kuralı madenciliği, transaksiyon veritabanlarındaki ögeler arasındaki yaygınlık, desenleri, ilişkileri, birliktelikleri veya nedensel yapıları bulmaya yönelik tekniklerden oluşur. Bir transaksiyon verisetindeki diğer ögelerin oluşumlarına dayanarak belirli bir ögenin oluşumunu tahmin etmeyi sağlayan kurallara birliktelik kuralı denilmektedir. Bir öge grubu arasında sık tekrarlanan desenleri ve birlikte oluşları saptamak için önemli bir araçtır. Bu tez çalışmasında, birliktelik kuralları madenciliği tanıtılarak tarım ve ilgili bilimlerdeki kullanımı gösterilmektedir. Araştırma materyali olarak bir yumurta kalite özellikleri veriseti kullanılmıştır. Sürekli değişkenlerden oluşan verisetinde kayıp değer imputasyonu ve ayrıklaştırma gibi veri önişleme (preprocessing) adımları uygulanmıştır. Değişkenler arasındaki kuralları saptamak için Apriori algoritması kullanılmıştır. Toplam 4320 kayıt ve 15 değişkenden oluşan verisetinde yapılan analizler sonucunda toplam 349 kural saptanmıştır. Kurallar çeşitli görselleştirme teknikleriyle incelenmiş ve yorumları yapılmıştır. Destek, güven ve kaldıraç değerlerine göre önemli kurallar belirlenmiştir. Sonuçlara göre yumurta kalite özellikleri arasında V1=1, V3=6 ⇒ V2=2, V2=23, V3=23 ⇒ V1=24, V5=10 ve V3=12, V14=11 ⇒ V9=5 kurallarının diğerlerinden önemli oldukları saptanmıştır. Bu durumda ilk kural yumurta ağırlığı değişkeni [47.7, 48.6) ve yumurta uzunluğu değişkeni [52.6, 53.0) sürekli değer aralığında olduğunda yumurta genişliği [40.0,40.2) sürekli değer aralığında olacaktır.
Çatalburun köpeklerinde lojistik regresyon analizi ile saflık tayini
Bu tez çalışmasında yaygın olarak Mersin İli Tarsus ilçesinde yetiştirilen yerli bir av köpeği ırkı olan Çatalburun köpeklerinin çeşitli kantitatif özelliklerinden lojistik regresyon ile saflık tayini yapılması amaçlanmıştır. Çalışmada Mersin Büyükşehir Belediyesi'ne bağlı Çatalburun Üretim ve Rehabilitasyon Merkezi'nde koruma altına alınan 70 adet av köpeğine ait 18 farklı morfolojik özellik ile uzman veteriner hekim tarafından yapılan saflık sınıfı verisi kullanılmıştır. Tek ve çok değişkenli modellerle yapılan analiz sonuçlarına göre bağımsız değişkenlerin tümü alınarak oluşturulan tam modelin AUC ölçütünün 0.98 ile mükemmel olduğu ve ayrıca ROC eğrisinin de ideale çok yakın bir davranış gösterdiği saptanmıştır. Tam modelin sınıflama doğruluğu yaklaşık %92.9 düzeyinde saptanmıştır. Tam model 0.972 AUC değeri ve %88.6 doğruluk değeriyle burun çapı, burun bir kanat uzunluğu, iki şakak arası genişlik, iki kulak arası uzunluk, göğüs çevresi, arka pati bilek kalınlığı ve kulak genişliği değişkenlerinden oluşan indirgenmiş modelin izlediği görülmüştür. AUC ve doğruluk dereceleri itibariyle tam model en iyi başarıyı göstermesine karşık indirgenmiş modelin daha düşük AIC ve BIC değerleri vermesi nedeniyle Çatalburun köpek ırkının saflık tayininde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Python ile CRISPR/Cas nükleaz RNA kılavuzlu genom düzenleme kütüphanesi geliştirilmesi
Bu çalışmada Python programlama dili kullanılarak CRISPR/Cas sistemlerinde gRNA'ları tanımlamak için pycrisprcas9 adında bir açık kaynaklı Python kütüphanesi geliştirilmiştir. Geliştirilen yazılımda gRNA verimliliklerini hesaplamak için Doench ve ark (2014) tarafından oluşturulan kural seti 1, Hsu ve ark (2013) tarafından oluşturulan ceza matrisi kulanılmıştır. Geliştirilen kütüphanenin doğruluğu R paketlerinden CRISPRseek paketi (Zhu ve ark., 2014) kullanılarak test edilmiştir. Geliştirilen paket için kullanım rehberleri hazırlanarak GitHub üzerinde https://github.com/sezerislambey adresindeki pycrisprcas9 adlı depodan dağıtıma açılmıştır.
Süt keçilerinde vücut kondisyon skorunun evrişimsel sinir ağlarıyla saptanması
Hayvan yetiştiriciliğinde sürü üretkenliğinin bir göstergesi olarak Vücut Kondisyon Skoru (VKS), hayvanların kondisyon derecesini ölçmek için kullanılan bir puanlama yöntemidir. VKS puanlaması uzmanlık ve deneyim gerektiren, zaman alıcı ve maliyeti yüksek bir işlemdir. Bu işlemleri daha nesnel ve kısa sürede yapmak için makine öğrenmesi yöntemlerinden yararlanılabilir. Bu tez çalışmasında bu amaçla, keçi görüntülerinden derin öğrenme yoluyla öğrenen Evrişimsel Sinir Ağları (ESA) modelleriyle VKS belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada Alpin ve Saanen keçi ırklarından 111 keçiden önden, sırttan ve pelvik bölgesinden alınan görüntüler kullanılarak tanınan bazı ESA başarımları karşılaştırılmıştır. ESA modelleri olarak uygulamalarda yaygın kullanılan AlexNet, VGGNet, DenseNet, GoogleNet, Inception V3, MobileNet ve ResNet ve bunların bazı versiyonları gibi önceden eğitilmiş ağlar kullanılmıştır. Bu ağlar keçilerden alınan görüntülerden orijinal (VS1), normalleştirilmiş (VS2), arttırılmış (VS3), kenar-bölütleme uygulanmış (VS4) ve SMOTE ile arttırılmış (VS5) olmak üzere beş veri seti üzerinde eğitilmiş ve test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre tüm veri setlerinde diğerlerine göre en yüksek doğruluk ve F1 ölçütleri sunan VGG-11 ağı en başarılı ağ olarak saptanmıştır. VGG-11 VS1, VS2, VS3, VS4 ve VS5 veri setlerinde sırasıyla %80,00, %81,02, %81,66, %84,34 ve %87,53 doğruluk ve yine aynı veri setlerinde %81,93, %81,98, %82,80, %84,16 ve %86,78 F1 düzeyinde test başarımı göstermiştir. Sınıflardaki görüntü sayılarını dengelemek ve eşitlemek için yapılan SMOTE uygulaması tüm modellerin başarımlarında artışa yol açmıştır. Bu sonuç, SMOTE uygulamasının ESA ağlarında başarımı yükseltmesi nedeniyle uygulanması gereken bir arttırma yöntemi olduğunu göstermektedir. Ağların eğitiminde ızgarama araması yapılarak öğrenme oranı, kayıp fonksiyonu vd. hiperparametrelerin optimal bir kombinasyonunun aranması da önemlidir. Bu çalışmada başarımı yüksek VGG-11 ile VS5 veri setinde yapılan ızgara araması ile 0.0001 öğrenme oranı ve NLLLoss kayıp fonksiyonu ile yapılan testte %88.81 doğruluk ve %87.90 F1 ölçütü başarımına erişilmiştir. Çalışmada elde edilen bulgular SMOTE uygulanmış keçi görüntülerinde VGG-11 ağı ile NLLLoss kayıp fonksiyonu ve 0.0001 öğrenme oranı uygulanan ESA modelinin başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir.
Tavşanlarda myostatin (MSTN) ve insülin büyüme faktörü 2 (IGF-2) ile büyüme özellikleri arasındaki ilişkinin moleküler olarak belirlenmesi
Bu çalışma, tavşanlarda myostatin (MSTN) ve insülin benzeri büyüme faktörü 2 (IGF2) gen lokuslarının polimorfizmlerini büyüme özellikleri üzerindeki etkilerini incelenmiştir. IGF2 gen lokusu monomorfik olarak bulunurken, MSTN lokusu polimorfik olarak tespit edilmiştir. MSTN geninin ikinci intron bölgesinde 847. pozisyonda sitozin ile timin arasında bir mutasyon ortaya konulmuş ve TT ile CT genotipleri belirlenmiştir. Genotip frekansları TT için %47, CT için %53; allel frekansları ise T için %74, C için %26 olarak hesaplanmıştır. Bu genotip ve allel frekansları, Hardy-Weinberg dengesinden sapmış olup, χ² değeri 7.27 olarak bulunmuştur. TT genotipine sahip tavşanların canlı ağırlığı ve ön bacak uzunluğu CT genotipine sahip tavşanlara göre anlamlı derecede daha yüksek bulunurken, CT genotipine sahip tavşanlar omuz-kuyruk uzunluğu ve göğüs çevresi uzunluğu açısından TT genotipine sahip tavşanlardan daha uzun olarak tespit edilmiştir. Diğer büyüme özellikleri olan boyun omuz arası uzunluk, arka bacak uzunluğu ve kulak uzunluğunda ise genotipler arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmamıştır. Bu bulgular, MSTN gen polimorfizminin tavşanlarda bazı büyüme özelliklerini etkileyebileceğini ve özellikle canlı ağırlık, omuz-kuyruk uzunluğu, ön bacak uzunluğu ve göğüs çevresi uzunluğu gibi özelliklerde gözlemlenen genotipik farklılıkların, genetik ıslah çalışmalarında önemli faktörler olarak dikkate alınması gerektiğini göstermektedir. Bu çalışma, tavşan ıslah programlarında MSTN gen polimorfizmlerinin potansiyelini daha iyi anlamak ve istenilen fenotipik özelliklere ulaşmak için kritik öneme sahip bilgiler sağlamaktadır. Anahtar Kelimeler: MSTN, IGF2, Polimorfizm, Aday Gen, Büyüme Özellikleri
Genom-çapında ilişkilendirme çalışmalarında genomik ilişki matrisleri hesaplama yöntemleri başarımlarının karşılaştırılması
Canlıların çeşitli özellikleri veya hastalıklarını etkileyen dizi varyantlarını saptamak için genom çapında markör verilerine dayanarak yapılan çalışmalara Genom-Boyu İlişkilendirme Çalışması (GWAS) denilmektedir. GWAS için kullanılan istatistik modellerde akrabalıklardan kaynaklanabilecek yanlış pozitiflerin (FP) sayısındaki şişmeyi önlemek için genomik ilişki matrisleri (K) kullanılır. SNP markör verilerinden K hesaplamak için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmada FarmCPU yöntemiyle GWAS analizinde Van Raden 1 (VR1), Van Raden 2 (VR2), Astle-Balding (AB), Yang (UARA), Durum İtibariyle Özdeşlik (IBS), Düzeltmeli Basit Eşleştirme (SMC) ve Gauss Çekirdeği (GK) yöntemleriyle oluşturulan K'ler kullanılarak TP'leri saptama (doğru pozitif) ve FP'leri(yanlış pozitif) azaltma başarımları karşılaştırılmıştır. Bu amaçla 32 farklı keçi ırkından 4495 baş keçinin SNP'leri ve bu SNP'lerden simüle edilen 0.1, 0.3 ve 0.5 kalıtım dereceli fenotipleri kullanılarak GWAS analizleri yapılmıştır. TP saptama başarımları bakımından K matrisi hesaplama yöntemleri arasında belirgin farklılıklar olmadığı, ancak FP sayılarını azaltması bakımından AB, VR2 ve UARA yöntemlerinin özellikle yüksek kalıtım dereceli özellikler bakımından göreceli olarak daha iyi oldukları saptanmıştır. Söz konusu yöntemler arasında ise AB yönteminin daha kısa hesaplama süresi nedeniyle büyük boyutlu genotipik veri ile çalışıldığında tercih edilebilir durumdadır. Elde edilen bulgular GWAS modellerinin TP saptama başarımının özelliklerin kalıtım derecesi ile yakından arttığını ortaya koymuştur. Ayrıca PCA analizinde kayşat grafiğindeki bükülme noktasına göre seçilen optimal temel bileşen sayısı altında bir sayı ile GWAS analizi yapılmasının hızlı şekilde TP ön keşfinde kullanılabileceği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Genomik ilişki matrisleri, Genomik ilişkilendirme çalışmaları, Genomik analiz, İstatistiksel modeller, Hayvan ıslahı