Akuatik bitki Lemna minörde ağır metal stresine karşı miRNA cevaplarının araştırılması

Ağır metaller günümüzde en yaygın rastladığımız çevre kirleticilerindendir. Özellikle su ekosistemleri başta olmak üzere yeryüzündeki tüm ekosistemler ağır metallerin yapmış olduğu toksik etkilerden olumsuz olarak etkilenmektedirler. Lemna minör, Lemnaceae familyasına ait olan monokotil sucul bir bitkidir ve genelde mineral ve organik kontaminasyonu gidermek için atık su arıtımında kullanılır. MikroRNA'ların (miRNA), metalin detoksifikasyonu için ağır metal stresine karşı verilen tepkilerin önemli modülatörleri olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada kadmiyum stresine maruz bırakılan L. minor'de ağır metal stresinde görevli olduğu bilinen 5 farklı miRNA (miR156, miR159, miR171, miR395 ve miR396) ve bunların hedef genlerinin (SPL, MYB, GRAS, SULTR ve GRF) ekspresyon seviyelerindeki değişikliğin belirlenmesi amaçlanmıştır. Hoagland solusyonu içinde kültüre alınan L. minor 0, 6, 12, 24saat süreyle 100 µM CdCl2 içeren Hoagland solusyonu içinde inkübe edilmiştir. İnkübasyon sonrası sıvı azotta öğütülen bitki örneklerinden miRNA ve mRNA izolasyonu yapılmış ardından RT-PCR ile cDNA elde edilerek qRT-PCR ile de ekspresyon seviyeleri belirlenmiştir. Aynı L. minor örneklerindeki kadmiyum miktarını belirlemek için yaş yakma yöntemi kullanılmış ve numuneler ICP-OES cihazında ölçülmüştür. Sonuç olarak kadmiyuma maruz bırakılan L. minor örneklerinde ağır metal miktarının saate bağlı olarak arttığı tespit edilmiştir. Çalışılan miRNA ekspresyon seviyeleri kontrolle kıyaslandığında her bir miRNA için 6. ve 12. saatlerde ekspresyon artarken 24. saatte ekspresyonun azaldığı görülmüştür. SPL geninin ekspresyon seviyesi değişmezken, MYB ve SULTR2 genlerinin ekspresyon seviyesinin azaldığı, GRAS geninin ekspresyon seviyesinin arttığı ve GRF geninde ise ekspresyonun 6. ve 12. saatlerde arttığı fakat 24. saatte azaldığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma kadmiyum stresine maruz bırakılan örneklerde çalışılan miRNA'lar ve onların hedef genlerinin ekspresyon profillerinin, literatürde çalışması yapılan diğer bitkilerdeki miRNA ekspresyon profillerine göre farklı düzenlendiğini göstermiştir. Bunun da Lemna minor bitkisinin hiperakümülatör bir bitki olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. L. minör bugüne kadar ağır metal stresinde oldukça fazla tercih edilmiş bir bitki olmasına rağmen gen ekspresyon profilleri ile ilgili yapılan herhangi bir çalışma örneğine literatürde rastlanılmamıştır. Çalışmadan elde edilen bilgiler bu bitki ile ilgili yapılacak sonraki çalışmalara rehberlik etmesi yönünden önemlidir.