Arabidopsis thaliana epigenetik mutantlarında tuz stresinin DAN metilasyonu üzerindeki etkilerinin incelenmesi

Dünya nüfusunun giderek artması gıda ihtiyacını da arttırmaktadır. Ancak tarım alanlarının tahrip edilmesi ve iklimsel dalgalanmalar gibi nedenler bitkileri çeşitli biyotik ve abiyotik stres koşullarına maruz bırakır. Bu durum mahsul verimliliğini düşürmekte ve açlık tehdidinin artmasına sebep olmaktadır. Bitkilerin değişen çevre koşullarını tolere etmek için epigenetik düzenlemeler de dahil olmak üzere çeşitli moleküler mekanizmalar geliştirdiği bilinmektedir. Bitkilerin strese karşı dayanıklı hale getirilmesi ve bu dayanıklılığı nesiller boyu sürdürebilmelerini sağlamak için öncelikle moleküler mekanizmaların iyi anlaşılması gerekmektedir. Mahsul verimliliğini düşüren en büyük tehditlerden biri tuzluluk stresidir. NaCl uygulamasının Arabidopsis thaliana Col-0 bitkilerinde hipometilasyona neden olduğu ve DNA metilasyonu açısından tüm bitki ve kallus dokuları arasında dikkate değer farklılıklar olduğu bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, A. thaliana bitkisinin MET1 enziminin sentezlenmediği null mutantları olan met1-7 ve met1-3 in vitro koşullarda tuz stresine maruz bırakılmış ardından morfolojik değişimleri gözlenmiş ve genom düzeyinde metilasyon seviyeleri karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda mutantlara uygulanan tuz stresinin etkileri, bitkilerde DNA metilasyonunda görev aldıkları bilinen DRM2, Pol IV ve Pol V genlerinin anlatımlarının analizi ile test edilmiştir. Gen anlatım analizleri gerçek zamanlı PZR yöntemi ile yapılmış, bu yolla NaCl uygulamasının sebep olduğu hipometilasyonun MET1 geni ile ilişkisi anlaşılmaya çalışılmıştır. MET1 geninin homozigot mutantları ile elde edilen sonuçlar önceki veriler ile karşılaştırılarak bitkinin tuzluluk stresine verdiği cevapta metilasyonun rolü hakkında bilgi elde edilebilecektir. NaCl uygulamasının Col-0 bitkisine göre met1-7 ve met1-3 mutantlarını morfolojik olarak daha çok etkilediği görülmüştür. Bitkilerin yaprak sayısına, yaprak yüzey alanına ve kök uzunluklarına bakılarak tüm parametrelerde artan NaCl konsantrasyonunun negatif etkili olduğu belirlenmiştir. Bitkilerdeki morfolojik değişimlerin DNA metilasyonu, histon modifikasyonları, histon varyantları ve siRNA'lar aracılığı ile düzenleme gibi pek çok epigenetik düzenlemelere de bağlı olduğu bilinmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada tuz stresine maruz bırakılan Col-0, met1-7 ve met1-3 bitkilerinin genom düzeyindeki metilasyon seviyeleri ELISA tabanlı bir kit ile ölçülmüştür ve tuz stresinin mutantlarda daha yüksek oranda olmak üzere tüm gruplarda hipometilasyona sebep olduğu görülmüştür. NaCl uygulamasının epigenetik düzenlemelerde görev aldığı bilinen DRM2, Pol IV ve Pol V genlerinde yarattığı etki de gerçek zamanlı PZR yapılarak analiz edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, incelenen genlerin anlatımlarının mutant bitkilerde farklı oranlarda arttığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması ile NaCl uygulamasının MET1 enziminin sentezlenmediği mutantlar üzerindeki etkileri hakkında elde edilen morfolojik ve moleküler verilerin stres mekanizmalarının epigenetik temelini anlamamıza yardımcı olacağı düşünülmektedir.