Arabidopsis thaliana'da azot açlığı ve kuraklık streslerinin mikroRNA anlatımları üzerindeki etkilerinin araştırılması

Kodlama yapmayan RNA'ların bir grubunu oluşturan mikroRNA'lar (miRNA), genellikle 2022 nükleotit uzunluğundadırlar ve gen anlatımının düzenlenmesinde önemli rol oynadıkları bilinmektedir. MikroRNA'ların, hayvanların ve bitkilerin gelişiminde ve pek çok biyolojik süreçte önemli görevleri vardır. miRNA aracılı gen anlatımı düzenlenmesi genel olarak iki şekilde olur: Hedef mRNA'nın translasyonunu inhibe ederek veya yıkımına yol açarak. İlk olarak bir nematod olan Caenorhabditis elegans'ta keşfedilmiş olan miRNA'lar, bitkilerin büyüme ve gelişim süreçlerinde görev alan genleri ve transkripsiyon faktörlerini hedef alarak onların çeşitli koşullar altında anlatımlarını düzenler. Bitkilerde büyüme ve gelişmeyi etkileyen kuraklık, tuzluluk, besin açlığı gibi çeşitli stres faktörlerinin miRNA'ların anlatımlarını değiştirdiği ve bu sayede, hedef genlerin anlatımının düzenlendiği bilinmektedir. Bu tez kapsamında bitki gelişimi ve büyümesini önemli derecede etkileyen iki farklı stres koşulu olan kuraklık ve azot açlığının miRNA anlatımlarında yol açtığı değişimlerin incelenmesi amaçlanmıştır. Doku kültürü çalışmalarıyla Arabidopsis thaliana bitkilerinden kallus dokuları elde edildikten sonra RNA izolasyonu gerçekleştirilmiş ve çeşitli miRNA'lara özgü primerlerle cDNA sentezi yapılmıştır. Gerçek Zamanlı Kantitatif Polimeraz Zincir Reaksiyonu (GZPZR) yöntemi ile hedeflenen miRNA'ların anlatımlarındaki değişimler analiz edilmiştir. Ek olarak zar hasarı ve büyüme oranları belirlenmiştir. Zar hasarı sonuçları, kontrol grupları ile stres uygulamaları arasında anlamlı bir değişiklik olmadığını ortaya koymuştur. Büyüme indeksi oranlarında, 7. gün kontrol örneği ile kuraklık (****p<0.0001) ve kombine (***p<0.0006) stres uygulamasında anlamlı bir farklılık olduğu, azot açlığı stres uygulaması sonucunda ağırlık değişiminin ise anlamlı olmadığı görüldü. Bununla birlikte, 14. gün kontrol örneği ile azot açlığı (*p<0.0124) ve kombine (**p<0.0024) stres uygulamaları arasında anlamlı bir fark olduğu görüldü. miRNA anlatımlarının Tek Yönlü ANOVA Tukey Testi ile analizi sonucunda miR165a-3p, miR165b örneklerinde 7 ve 14 gün uygulamalarının tamamında anlamlı azalma, miR167a-5p, miR167b kallus örneklerinde 7 gün stres uygulamalarının tamamında azalma görülürken 14 gün uygulamalarında değişimlerin anlamlı olmadığı görülmüştür. miR167c-5p'nin 7 gün stres uygulaması yapılan örneklerde kuraklık ve kombine uygulamalarında azaldığı, 14 gün stres uygulaması yapılan örneklerde azot açlığında anlamlı olarak arttığı, kuraklık ve kombine uygulamalarında ise azaldığı görülmüştür. miR167d anlatımının 7 ve 14 gün azot açlığı uygulamasında anlamlı olarak arttığı, 7 gün kombine ve 14 gün kuraklık ile kombine stres uygulamalarında ise anlamlı olarak azaldığı belirlenmiştir. miR169b-5p, miR169c anlatım analizleri sonucunda 7 gün kombine ve 14 gün kuraklık ile kombine stres uygulamalarında anlamlı bir azalma olduğu, miR169h-n, miR169d,e,f-5p,g-5p üyelerindeki stres uygulamalarının tamamında anlamlı bir değişiklik olmadığı görülmüştür. miR319a,b anlatımının 7 gün stres uygulamalarının tamamında azaldığı, 14 gün stres uygulaması sonucunda ise yalnızca kuraklık koşulu altında anlamlı olarak azaldığı görülmüştür. miR319c anlatımının, kallus örneklerine 7 gün uygulanan kuraklık ve kombine streslerde anlamlı azaldığı, 14 gün stres uygulaması sonucunda azot açlığında anlamlı olarak arttığı, geri kalan kuraklık ve kombinede ise anlamlı olarak azaldığı görülmüştür. miR396a-5p anlatımının 7 gün stres koşulları altındaki değişiminin anlamlı olmadığı, 14 gün stres uygulamalarının tamamında anlamlı olarak azaldığı görülmüştür. miR396b'nin 7 gün stres uygulamaları sonucunda tüm stres koşulları altında azaldığı, 14 gün kombine stres uygulaması sonucunda ise anlamlı artış gösterdiği belirlenmiştir. miR399a anlatımının 7 gün kuraklık ve kombine uygulamasında anlamlı azaldığı, 14 gün kuraklık stresi uygulamasının ardından anlamlı artış gösterdiği belilrlenmiştir. miR399b'nin 7 gün stres koşulları altındaki değişiminin anlamlı olmadığı, 14 gün stres koşullarının tamamında anlamlı olarak azaldığı belirlenmiştir. miR399d'nin 7 ve 14 gün uygulanan stres koşullarının tümünde azaldığı belirlenmiştir. miR399e'nin 14 gün azot açlığı stresi uygulaması sonucunda anlamlı arttığı belirlenirken, 7 ve 14 gün uygulanan kuraklık ve kombine streslerde anlamlı olarak azaldığı belirlenmiştir. miR399f anlatımının 7 gün azot açlığı ve kombine stres koşulu altında anlamlı azaldığı, geri kalan stres koşulları altında anlamlı olarak değişim olmadığı görülmüştür. miR827 anlatımının 7 gün uygulanan stres koşullarının tamamında anlamlı olarak azaldığı, 14 gün azot açlığında anlamlı olarak arttığı belirlenmiştir. Bu çalışmada anlatım analizleri yapılan miRNA'ların azot açlığı ve kuraklık streslerindeki değişimin yanı sıra kombine stres koşulunda da anlatımlarının farklı olduğu görülmüş, buna ek olarak 7 ve 14 günlük uygulamalar ile stres yanıtında oluşan değişimlerin miRNA'lar ile ilişkili moleküler mekanizmaların aydınlatılması için önemli olabileceği düşünülmüştür.