Effects of selenium on sulfate transporter genes in rice and the functional characterization of the OsSULTR1;1 gene in selenium homeostasis in arabidopsis

Pirinçteki sülfat taşıyıcılarının abiyotik ve ağır metal streslerinde rol oynadığı bilinmektedir. Ancak, bu taşıyıcıların düzenlenmesi ve fonksiyonel karakterizasyonları selenat muamelesi ile ilişkisi belirsizdir. Bu çalışma ile pirinçte sülfat taşıyıcılarının vejetatif ve üreme aşamalarındaki ekspresyon desenleri araştırılmıştır. Taşıyıcılar Se muamelesi ile çeşitli ekspresyon desenleri sergilemiştir ve dokuya özgü özellikler göstermiştir, bu da onların çeşitli fonksiyonel rollerini işaret etmektedir. Düşük kükürt (S) koşullarında (15 µM) ifadesi ve kök dokuya yüksek özgüllüğü nedeniyle OsSULTR1;1 aday gen olarak seçilmiştir ve her iki özellik de Se muamelesiyle daha da artmıştır. Subselüler lokalizasyon, OsSULTR1;1 proteininin plazma zarına lokalize olduğunu ve Se'nin kök tarafından alınmasında rol oynadığını ortaya koymuştur. Daha ayrıntılı olarak karakterizasyon için ilgili gen Arabidopsis thaliana'ya aktarılmıştır. Arabidopsis'te genin aşırı ekspresyonu (OX), vahşi tip (WT) bitkilere kıyasla büyüme, gelişme ve mineral besin maddelerinin alımında artışa neden olarak etkin besin alımında rol oynadığını göstermiştir. Zaman ve konsantrasyona bağlı Se muamelesine maruz bırakılan OX bitkileri, dokularında önemli seviyelerde Se biriktirmiştir. Se'nin OX ve WT için yüksek konsantrasyonlarda (10, 25 ve 50 µM) toksik olduğu, düşük konsantrasyonlarda yararlı olduğu gösterilmiştir. OX bitkilerin tohum ve sürgün dokularında WT bitkilere kıyasla önemli ölçüde artan Se seviyeleri, OsSULTR1;1'in rizosferden Se alımındaki fonksiyonel rolünü göstermektedir. Rizosfer asitleştirme deneyi, OX Arabidopsis rizosfer pH'sında WT bitkilere kıyasla önemli bir değişiklik yaratarak daha verimli bir şekilde dışarı attığını ortaya koymuştur. Bu, ikincil aktif taşıma mekanizmasını işaret etmektedir. OX bitkiler ısı, kadmiyum, kurşun ve alüminyum gibi abiyotik streslere karşı artan tolerans sergilemiştir. Bulgular bir araya getirildiğinde, OsSULTR1;1'in biyofortifikasyon amaçlı Se birikimi için potansiyel bir aday gen olduğunu öne sürülmekye olup genin iklim değişikliği ve çevresel streslere karşı bitki toleransında rol oynayabileceği, küresel ısınma koşulları altında sürdürülebilir tarıma katkıda bulunabileceği öne sürülmektedir.