Mısır (Zea mays L.) fidelerinde tiyoüre teşvikli tuz toleransının transkriptomik ve proteomik analizleri

Tuz stresi, bitkisel üretimin önündeki en büyük kısıtlamaların başında gelmektedir. Bu araştırmada, mısırda (Zea mays L.) tuz stresine tolerans kazandırmak için tiyoüre (TÜ) kullanımının etki mekanizmasını ortaya koymak amacıyla fizyolojik, biyokimyasal, transkriptomik ve proteomik analizler gerçekleştirilmiştir. Mevcut araştırmada, mısır fideleri kontrol, TÜ (35 μM), NaCl (100 mM) ve TÜ+NaCl uygulamalarına maruz bırakılmıştır. Tuz stresi mısır fidelerinin gövde taze ve kuru ağırlığında önemli bir azalmaya neden olmuş, ortama TÜ ilavesi gövde taze ve kuru ağırlığını önemli ölçüde artırmıştır. Tuz stresi mısır fidelerinin yapraklarında MDA içeriğini artırmış ve antioksidan enzimlerin ifade seviyelerini değiştirmiştir. TÜ+NaCl uygulamasında MDA içeriğinde azalmaya neden olmuş ve antioksidan enzim aktivitesini teşvik etmiştir. Tuz stresi yaprak prolin içeriğinde önemli bir artışa neden olmuş, ortama TÜ ilavesi ile yaprak prolin birikimini önemli düzeyde azaltmıştır. Transkriptomik ve proteomik analizler, bitki gelişim evrelerine veya farklı çevresel faktörlere bağlı olarak ifadesinde değişiklik gösteren genlerin ve proteinlerin belirlenmesini sağlamaktadır. NaCl'ün tek başına ve TÜ ile birlikte uygulandığı durumlarda, mısır yaprak dokusunda ifadesi artan ya da azalan yönde değişen çok sayıda gen ve protein saptanmıştır. RNA−seq analizi ile NaCl'e göre TÜ+NaCl uygulamalarına maruz kalan mısır fidelerinin yapraklarında çoğu strese yanıtın belirteçleri olan 49 genin ifade profillerinde değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. NaCl'e göre TÜ+NaCl uygulamasında, gen ontolojisi (GO) analizlerine göre DEG'lerin strese yanıt, sekonder metabolit biyosentezi, karbohidrat metabolizması, hücre duvarı sentezi ve hormon biyosentezi ile ilgili genler olduğu tespit edilmiştir. nLCMS/MS analizi ile kontrole göre NaCl ve NaCl'e göre TÜ+NaCl uygulamalarında 145 proteinin ifade seviyelerinde değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. GO analizlerine göre DEP'lerin fotosentez, taşıma sistemi, antioksidan sistem, protein metabolizması ve trikarboksilik asit döngüsü ve elektron taşıma sistemi ile ilgili proteinler olduğu tespit edilmiştir. İfadesinde değişiklik gösteren dokuz genin qPCR ile yapılan validasyon sonuçları, RNA−seq verileri ile korelasyon göstermiştir. TÜ uygulamasının tuz stresini hafifletmek için farklı sinyal ve efektör mekanizmalarını, mısırın erken fide gelişimi evresinde düzenlediği belirlenmiştir. Bu sonuçlar, bitkilerde TÜ'nün tuza tolerans kazanılması bakımından etkili bir biyodüzenleyici olarak kullanılma potansiyelinin olabileceğini göstermektedir.