Bor ve 24-epibrassinolid uygulamalarının Arabidopsis thaliana (L.) Heynh'da hücre çeperi ile ilgili bazı genlerin ekspresyon seviyeleri üzerine etkileri

Borun topraktaki noksanlığı veya yüksek konsantrasyonda bulunması bitki hücre duvarlarını etkileyen önemli bir abiyotik stres faktörü olabilmektedir. Brassinosteroid (BR)'lerin çok düşük konsantrasyonlarda bile hücre bölünmesi, uzaması ve genişlemesi gibi bitki büyüme ve gelişmesinde düzenleyici görevlerinin yanı sıra çevresel streslere toleransın arttırılmasında da etkili oldukları tespit edilmiştir. Bununla birlikte, BR'lerin streslere toleransı artırma mekanizmalarını anlamaya ilişkin fazla çalışma bulunmamaktadır. Yapılan tez çalışmasında amaç, model bitki olan Arabidopsis thaliana'da (a) bor noksanlığı ve bor toksisitesinin bitkilerde hücre çeperi üzerine etkileri ve (b) bitkilerde oluşan bor stresi üzerine 24-Epibrassnolid (EBL)'in olası etkilerinin yaprak ve kök hücre çeperinde moleküler düzeyde araştırılmasıdır. Beş hafta ve on hafta süreyle hidroponik ortamda yetiştirilen Arabidopsis thaliana (L.) Heynh bitkileri borik asit (BA) içermeyen (-BA, 0 µM) veya yüksek konsantrasyonda BA (+BA, 3000 µM) ve/veya 1 µM EBL hormonu içeren ortamda 24 saat süreyle inkübe edilmiştir. Uygulamalı bitkilerin (beş ve on haftalık bitkiler) rozet yaprak ve kök örneklerinde hücre duvarı sentezinde rol oynayan CESA1, CESA4, CESA6, CESA8, CSLB5, XTH16, XTH21, XTH23, EXPA5, EXP14, PME2, PME41 ve SEB1 genlerinin ekspresyon seviyeleri Real-Time PCR analizi ile tespit edilmiştir. Beş haftalık ve on haftalık bitkilerin yaprak örneklerinde genel olarak CESA1 ile CESA6 ve CESA4 ile CESA8 genleri benzer ekspresyon profilleri göstermiştir. Beş haftalık bitkilerin yaprak örneklerinde yüksek konsantrasyonda BA uygulaması CESA4, CESA8 ve CSLB5 genlerinin ekspresyonunu arttırırken, on haftalık bitkilerde CESA4, CESA6 ve CESA8 genlerinin ekspresyonları hem 0 µM hem de 3000 µM BA uygulamaları sonucu artış göstermiştir. Beş haftalık ve on haftalık bitkilerde EXP8 geninin ekspresyonu 0 ve 3000 µM BA uygulamaları sonucu azalırken, BA ile birlikte yapılan EBL uygulamaları ekspresyonu anlamlı bir şekilde arttırmıştır (P ˂ 0.01). EXP14 geninin mRNA seviyesi beş haftalık bitkilerde 0 µM BA uygulamasında azalırken, on haftalık bitkilerde ise 3000 µM BA uygulaması sonucu artmıştır. XTH16 geninin ekspresyonu tek başına yapılan EBL veya BA uygulamaları sonucu beş haftalık bitkilerde azalmıştır, bununla birlikte EBL ile birlikte BA uygulamalarında ekspresyon daha da azaltmıştır. XTH23 geninin ekspresyonu her iki bitki grubuna ait örneklerin yaprak dokularında EBL ilaveli 0 ve 3000 µM BA uygulamalarında istatistiki önemlilikte arttırmıştır (P ˂ 0.01 ). PME2 ve PME41 genleri beş haftalık ve on haftalık bitkilerde benzer ekspresyon profilleri göstermiştir ve BA uygulamalarına ilave edilen EBL hormonu ekspresyonların dramatik bir şekilde artmasını sağlamıştır. On haftalık bitkilerde SEB1 geninin ekspresyonu tüm uygulamalar sonucu kontrole göre artış sağlamıştır (P ˂ 0.01). EBL hormonu araştırılan genler kapsamında yaprak ve kök dokularına spesifik yanıtlar oluşturmuştur. Beş haftalık bitkilerin kök örneklerinde tek başına ya da BA ile birlikte yapılan EBL uygulamaları araştırılan genlerde (XTH23 geni hariç) genel olarak ekspresyonlarını azaltırken, on haftalık bitkilerde sadece CSLB5, EXP14, XTH16 ve PME2 genlerinin ekspresyonları azalmıştır. Beş haftalık bitkilerin kök örneklerinde yapılan tüm uygulamalar CESA1 (0 µM BA uygulaması hariç) ve CESA4 genlerinin ekspresyonlarını kontrole göre azaltmıştır. EXPA5 geninin ekspresyonu on haftalık bitkilerin kök dokularında kontrole göre değişim göstermeyen 0 µM BA uygulaması EBL hormonu ile birlikte uygulandığında ekspresyonu arttırmıştır. EXP14 geninin transkript seviyesi beş haftalık bitkilerde EBL hormonu tek başına veya 3000 µM BA ile birlikte uygulandığında anlamlı olacak şekilde azalırken (P ˂ 0.01), on haftalık bitkilerde 0 µM BA uygulamasında da ekspresyonun azalmasına neden olmuştur. On haftalık bitkilerde XTH23 geninin ekspresyonu sadece tek başına yapılan EBL uygulaması ile artarken, beş haftalık bitkilerde kontrole göre ekspresyon değişimi göstermeyen 0 µM BA uygulaması ve anlamlı bir azalma gösteren 3000 µM BA uygulamasının ekspresyonunu EBL uygulaması ile artmıştır. XTH21 geninin mRNA seviyesi ise 3000 µM BA ile birlikte yapılan EBL uygulaması sonucunda kontrole göre anlamlı bir azalma göstermiştir. PME2 geninin ekspresyonu beş ve on haftalık bitkilerin kök hücrelerinde EBL ile birlikte yapılan BA uygulamaları sonucu anlamlı azalmalar göstermiştir. SEB1 geninin ekspresyonu ise beş ve on haftalık bitkilerin kök hücrelerinde farklı ekspresyon profilleri göstermiştir. Sonuç olarak tez çalışması, bitkilerde hücre çeperinde bor-brassinosteroid etkileşimi üzerine yapılan ilk çalışma olma özelliğindedir. Tez çalışması ile hücre çeperinde borun eksikliği ve toksisitesinin etkilerinin yanı sıra brassinosteroidlerin strese yanıtında hücre çeperinde meydana getirdiği değişimler kapsamlı bir şekilde moleküler düzeyde gösterilmiştir.