Gama radyasyonu ile çeltik (Oryza sativa L.) çeşitlerinde tuzluluk toleransının teşviki

Bu tez çalışması kapsamında ülkemizde yaygın ekime sahip olan Osmancık-97 ve Karadeniz bölgesinde geliştirilmiş olan Mevlütbey çeltik çeşitlerinden, gama radyasyonu ile tuzluluğa toleranslı mutantların elde edilmesi amaçlanmıştır. Cs-137 gama radyasyonu kaynağı ile 0, 250, 300 ve 400 Gy dozlarında çeltik tohumları ışınlanmıştır. Işınlanan tohumlar Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü deneme tarlalarına ekilerek M1 generasyonunda radyasyonun neden olduğu fizyolojik zararlanmalar gözlenmiş ve bitkilerden tohum alınmıştır. Tuza toleranslı mutantların belirlenmesi için seleksiyonlar M2 generasyonunda T.C. İstanbul Kültür Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü Bitki Biyoteknolojisi Laboratuvarı'nda yapılmıştır. In vivo ortamda yapılan seleksiyonlarda seçilen tuzluluğa toleranslı 86 mutantın 43 tanesi Osmancık-97 çeşidine aittir. Seçilen M2 generasyonundaki mutant bitkiler tohum elde etmek amacıyla Trakya Tarımsal Araştırma Müdürlüğü deneme tarlalarına dikilmiştir. M3 generasyonunda tuz toleransının devamlılığının kontrol edilmesi için in vitro kallus kültürleri kurulmuştur. Kültürler için kullanılan eksplantlar tohumların embriyonik kısımlarından alınmıştır. Doku kültürlerinde kallus eldesi için en uygun besi yeri içeriği B3 besi yeri (MS tuzları, 3 mg/L 2,4-D ve 560 mg/L prolin) olarak tespit edilmiştir. In vitro kültürlerin sonuçları doğrultusunda tuz stresi altında, tuz stresi uygulanmamış Osmancık-97 kontrol kalluslarına göre daha iyi kallus gelişimi gösteren 250-2, 300-5, 400-2 ve 400-5 mutantları ile moleküler karakterizasyon çalışmalarının yapılmasına karar verilmiştir. Seçilen tuza toleranslı mutantların tuzlu ve tuzsuz ortamlarda biyokimyasal cevaplarını belirlemek amacı ile lipid peroksidasyon, prolin miktarı, fotosentetik pigment konsantrasyonu, total protein konsantrasyonu, peroksidaz, superoksit dismutaz, katalaz enzim aktivitesi saptanmıştır. Seçilen tuza toleranslı mutantların kökenlendikleri Osmancık-97 çeşidi ile ve birbirleriyle olan genetik uzaklıklarını belirlemek için ISSR primerleri kullanılarak PZR yapılmıştır. Elde edilen bant profillerine göre Jaccard genetik benzerlik matrisi oluşturulmuş ve UPGMA dendogramı çizilmiştir. Elde edilen dendogramda Osmancık-97 çeşidi ve mutantların tuz uygulanmış ve uygulanmamış örnekleri iki kümeye ayrılmıştır. Dendogram sonuçları mutantların tamamının Osmancık-97 çeşidinden ayrı alt gruplarda yer aldıklarını göstermiştir. Tuza toleranslı mutantların iki boyutlu proteomik analizleri yapılmıştır. Elde edilen protein spotu profilleri değerlendirilerek tuz stresi altında anlatım farklılığı gösteren 30 protein tespit edilmiştir. Kütle spektroskopisi yöntemi ile tanımlanan bu proteinlerden 9 tanesinin (ribüloz bisfosfat karboksilaz/oksigeneaz aktivaz, trioz fosfat izomeraz, 2-Cys peroksiredoksin, oksijen-evolving enhancer protein 1, ferritin-1, ferredoksin--NADP redüktaz, gliseraldehit-3-fosfat dehidrogenaz, tubby-benzeri F-box protein 11, peptidil-prolil cis-trans izomeraz) tuz stresine tolerans ile bağlantılı olduğu tespit edilmiştir. Çalışmamızda, çeltik mutantlarının tuz stresi altında verdiği cevaplardaki farklılıklarda, özellikle ferredoksin-NADP redüktaz, oksijen-evolving enhancer protein 1, trioz fosfat izomeraz ve 2-Cys peroksiredoksin proteinleri rol oynamaktadır. Sonuç olarak, ülkemizde bu tez kapsamında ilk defa radyasyon ile tuza toleranslı çeltik mutantların geliştirilebildiği gösterilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda tuza toleranslı dört farklı çeltik mutantı elde edilmiştir. Bu dört mutantın farklı çevre, iklim ve coğrafik koşullarda daha yüksek ürün potansiyeline sahip çeşitlerin geliştirilmesinde önemli rolü olacaktır. Ayrıca araştırmada kullanılan çeltik çeşitleri ülkemizde geliştirilen yerli çeşitler olması nedeni ile yapılan bu mutasyon çalışması ülkemiz ekonomisi açısından ayrı bir öneme sahiptir.