Zeytinde Don Toleransı Yüksek Çeşit Geliştirilmesi Ve Don Stresinde Protein Ve Karbonhidrat Metabolizmasından Sorumlu Aday Genlerin Belirlenmesi

Abstract

Zeytin (Olea europaea L.) gen kaynaklarının don stresi toleransı bakımından taranması ve don toleransıyla ilişkili haritalama ile don stresine toleransın karbonhidrat, protein ve gen düzeyinde araştırılmasını kapsayan bu çalışma, üç alt proje halinde yürütülmüştür. Birinci alt projede İzmir ilinin Kemalpaşa ilçesinde bulunan Zeytin Arazi Gen Bankası?nda yer alan ve tescil edilmiş 90 çeşide ait bir yıllık sürgünlerden toplanan yaprak örneklerine aktif (Temmuz ayı) ve durgun (Ocak ayı) dönemlerde laboratuvar koşullarında kontrollü don testleri uygulanmıştır. Tüm örneklerde sıcaklık 4 ºC?den itibaren kademeli olarak -20 ºC?ye kadar düşürülerek çeşitlerin hücre zarı zararlanmasına bağlı olarak don toleransı dereceleri (LT50) hesaplanmıştır. Çeşitler don toleransı bakımından gruplandırıldığında, 4 çeşit yüksek toleranslı (LT50 -20,20 oC - -18,57 oC), 12 çeşit toleranslı (LT50 -18,02 oC - -16,83 oC), 28 çeşit orta derecede toleranslı (LT50 -16,53 oC - -15,14 oC), 33 çeşit hassas (LT50 -15,11 oC - -13,46 oC) ve 13 çeşit çok hassas (LT50 -13,34 oC - -11,5773 oC) olarak tespit edilmiştir. Ayrıca zeytinde soğuk uyumu (aklimasyon) modellemesi oluşturulmuştur. Zeytinde don toleransını kontrol eden genlerin kromozomlar üzerindeki yerlerinin belirlenmesi amacıyla laboratuvarda kontrollü koşullarda don testleri uygulanan Memecik x Uslu melezlerinin (104 genotip) yaprak dokularında bağlantı (QTL) ve ilişkilendirme haritalama çalışmaları yapılmıştır. `Memecik? çeşidinde, don toleransı ile ilişkili LOD?3 değerine sahip 2 aday QTL bölgesi belirlenmiştir. Bu markörler LG10?da 58,639 cM ve 54,894 cM bölgesinde saptanmışlardır. İkinci ve üçüncü alt projelerde, dona nispeten hassas `Çelebi (İznik)? çeşidi ve toleranslı `Memeli? çeşidine ait bir yıllık fidanlar kontrollü büyütme kabininde -20 ºC?ye kadar kademeli don stresine maruz bırakılmış ve takiben alınan yaprak örneklerinde protein, karbonhidrat ile gen ifade ve dizileme analizleri yapılmıştır. Dona hassas `Çelebi (İznik)? çeşidinde hücre zarı zararlanma oranı `Memeli? çeşidinden yüksek olmuştur. Her iki çeşitte de -8oC?ile birlikte zararlanma oranında hızlı bir yükselme görülmüştür. Toplam protein içeriği `Memeli? çeşidinde özellikle -8 ºC?den sonrasında artmıştır. Yaklaşık 66 ve 45kDa arasındaki proteinlerde çeşitlere ve sıcaklıklara göre farklılıklar tespit edilmiştir. LC-MSMS (Sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi) aracılığıyla protein dizileme analizleri DLP (Defensin-like protein)?in don stresine toleransta önemli rolü olduğunu göstermiştir. Don stresi ile birlikte ifadesi değişen genlerin belirlenmesi amacıyla yürütülen RNA dizileme (RNAseq) teknolojisi aracılığıyla transkriptom profilleme çalışmaları, Auxin-induced 22D-like protein, Late blight resistance homolog R1B-17 proteini ve Kirola-like protein genlerinin don toleransında etkili olduğunu göstermiştir. Üçüncü alt projede, don stresine maruz kalan `Çelebi (İznik)? ve `Memeli? çeşitlerinin yaprak örneklerinde karbonhidrat metabolizmasında yer alan metabolitlerden sukroz, fruktoz, galaktoz ve rafinozun zeytinde don toleransının sağlanmasında önemli rolü olabileceğini göstermiştir. Ayrıca, zeytin bitkisinde dona toleransta nişasta bozulmasının önemli olduğu ortaya konmuştur. Karbonhidrat metabolizmasıyla ilgili intervazlar ve sukroz sintaz enzimlerinin aktivitelerinin -12 °C'de artmış olmaları, don toleransında etkili olduklarını düşündürmektedir. sukroz fosfat sintaz, heksokinaz, fruktokinaz ve ß-amilaz aktiviteleri ise dona toleranslı `Memeli? çeşidinde daha yüksek olmuştur. Ayrıca karbonhidrat metabolizması ile ilişkili genlerin relatif gen ifade seviyelerinin `Memeli? çeşidinde yüksek olması, bu genlerin zeytinde dona toleransta markör genler olarak kullanılabileceğini göstermiştir.