Sarımsakta (Allium sativum L.) düşük sıcaklıkta depolama uygulamasından farklı etkilenen aday genlerin cDNA-AFLP yöntemi ile belirlenmesi

Abstract

Sarımsak (Allium sativum L.) yüzyıllardan beri insan sağlığı açısından önemli kültür bitkilerinden biridir. Kültürü yapılan sarımsak genotipleri genelde çiçeklenmemekte çiçeklenen genotipler ise tohum üretmemektedir. Bu tez çalışmasında, dikim öncesinde dişlerin 4oC'de depolanmasının bitki morfolojisi üzerindeki etkilerinin gözlenmesi ve hangi genleri farklı etkilediğinin cDNA-AFLP yöntemi ile belirlenmesi amaçlanmıştır.Bitki materyali olarak G1, G2, G3 ve G4 şeklinde adlandırılan dört sarımsak genotipi kullanılmıştır. Bu genotiplerden G1 ve G2 çiçeklenirken, G3 ve G4 çiçeklenmeyen genotiplerdir. Sarımsak genotiplerine ait başların bir kısmı dikim öncesi 4oC'de ve diğer bir kısmı ise 20oC'de, üç ay süre ile depolanmıştır. Depolama öncesinde ve depolama sonrasında dişlerden büyüme meristemi örnekleri alınırken; bitkiler 3-4 yaprak aşamasındayken ve bitkiler 7-9 yaprak aşamasındayken ise büyüme meristemi, yaprak, çiçek sürgünü, çiçek sapı örnekleri alınmıştır. Dört farklı gelişme döneminde alınan toplam kırk dört örnek arasında farklı ifade olan genler cDNA-AFLP yöntemi ile yirmi primer kombinasyonu denenerek belirlenmiştir.Çalışmada elde edilen bulgulara göre, 4oC'de depolanan sarımsak dişlerinin 20oC'de depolanan sarımsak dişlerine göre daha önce sürdüğü belirlenmiştir. Ayrıca 4oC'de depolanan sarımsak genotiplerinin dişlerinden gelişen bitkiler, 20oC'dekilere göre çok daha hızlı ve sağlıklı bir gelişme göstermiştir. 20oC'de depolanan sarımsak genotiplerinin dişlerinden gelişen bitkilerde virüs semptomuna benzeyen, düzgün olmayan bir görünüm gözlenmiştir. Buna ek olarak, 4oC'de depolanan dişlerden elde edilen bitkilerde baş oluşumunun daha erken başladığı tespit edilmiştir. Bütün genotiplerde; 4oC'de üç ay süre ile depolanan dişlerden gelişen bitkilerin ortalama yaprak sayısı, ortalama yalancı gövde uzunluğu (cm) ve ortalama yalancı gövde çapının (mm) 20oC'de depolanan dişlerden gelişen bitkilerin ortalamalarından daha fazla olduğu saptanmıştır.cDNA-AFLP analizlerinde yirmi primer kombinasyonundan elde edilen bulgulara göre değerlendirilen 451 banttan 352 tanesi polimorfik, 99 tanesi ise dört genotipte dört farklı örnekleme aşamasında sürekli olarak ifade olan genleri göstermektedir. XabICC-MseICAT primer kombinasyonundan belirlenen bir bant, dişleri düşük sıcaklıkta depolanan bütün genotiplerin meristemlerinde ifade olurken aynı genotiplerin oda sıcaklığında depolanmış dişlerden elde edilen meristemlerde görülmemiştir. Bu bantın dizi analizi yapılmış ve NCBI gen bankasında yapılan BLAST analizinde thiamin biyosentezinde görev yapan bir protein olduğu belirlenmiştir.Sonuç olarak, sarımsak başlarının dikim öncesi düşük sıcaklıkta depolanması, dikimden sonra sarımsak bitkisinin gelişimini olumlu etkilediği gözlenmiştir. Yapılan cDNA-AFLP analiziyle ise dikim öncesi düşük sıcaklıkta depolanmasının sarımsakta gen ifade profilini de değiştirdiği belirlenmiştir.

Garlic (Allium sativum L.) is one of the cultivated plants and it is important for human health for centuries. Cultivated garlic genotypes usually do not flower and those that flower do not produce seed. Therefore, garlic has been cultivated by repropagating asexually. The purpose this MSc Thesis was to determine the effect of the storage of the garlic bulbs at 4oC before planting on plant morphology and on gene expression in garlic using cDNA-AFLP.As plant materials, four garlic genotypes called G1, G2, G3 and G4 were used. While G1 and G2 were flowering garlic genotypes, the genotypes, G3 and G4 do not flower. One group of bulbs of these genotypes was stored at 4oC and another group of bulbs belongs to these genotypes stored at 20oC for three months. While meristems from the cloves of these genotypes were sampled both before and after storage, growing meristem, leaf and flower stalk samples were taken when the plants were at 3-4 and 7-9 leaf stages. Differentially expressed genes among the 44 samples taken from four different plant developmental stages were determined using twenty primer combinations of cDNA-AFLP.According to the results obtained from this study, cloves stored at 4oC start growing earlier than those stored at 20oC. In addition, plants developed from the cloves stored at 4oC grew faster and produced healthier plants than those developed from the cloves stored at 20oC. Plants developed from the cloves stored at 20oC had leaves with virus like symptoms. Moreover, plants developed from the cloves stored at 4oC started bulb formation earlier. For all genotypes, plants developed from the cloves stored at 4oC had more leaves per plant, longer plant height and larger stem diameter.Twenty primer combinations in cDNA-AFLP analysis generated a total of 451 bands. 352 of these bands were polymorphic while remaining 99 bands were monomorphic. A band from XabICC-MseICAT primer combination were present in meristem of cloves stored at 4oC but it was absent in the meristem of the cloves stored at 20oC. Nucleotide sequence of this band was determined and blasted against to sequences in the GenBank at NCBI. The sequences of this band significantly matched with the sequences of a gene in the pathway of thiamin biosynthesis.In conclusion, storage of bulbs at low temperatures before planting promotes plant development after planting. cDNA-AFLP analysis demonstrated that storage of bulbs at low temperatures before planting changed the gene expression profile of garlic plants.