Mısır (Zea mays L.) bitkisinin büyümesini düzenleyen yeni bir genin tanımlanması

Abstract

Bu doktora çalışmasının amacı mısır bitkisinin büyümesini düzenleyen yeni bir gen tanımlamaktır. Bitkilerde büyüme, hücre bölünmesi ve genişlemesi mekanizmalarının koordinasyonu ile gerçekleşir. Mısır yaprağı, farklı gelişim bölgelerinde gerçekleşen bu işlevlerin araştırılmasında çok kullanışlı bir modeldir. Yaprak tabanından itibaren sırasıyla, bölünen hücrelerden oluşan meristem, uzayan hücreleri barındıran uzama ve son olarak en uçta olgun hücrelerin yer aldığı olgunlaşma bölgeleri yer alır. Çalışmamızda, mısır yaprağının bu gelişim evrelerine spesifik genleri belirlemek için mikrodizi analizleri kullanıldı. Özellikle, muhtemel büyüme düzenleyici olabileceklerinden, meristem bölgesinde ekspresyonlarında farklılık gösteren genlere odaklanılmıştır. Bu kümede kromatin genlerinin aşırı ifade edildiği görülmüştür. Bu sebeple, kromatin mutant mısır hatlarının yaprak büyümeleri incelenmiştir. DNA METİLTRANSFERAZ103 (DMT103) geni susturulmuş bir RNAi mutanttı olan Hat05'in yaprak uzunluğunda ve yaprak uzama oranında istatistiksel olarak önemli derecede azalış saptanmıştır. Büyümede meydana gelen bu azalışın sebebini ayrıntılı olarak araştırmak üzere yapılan kinematik analizler sonucu, mutantlarda yaban tiplere nazaran hücre üretiminden ziyade uzama işlevlerinde bir aksaklık meydana geldiği belirlendi. DMT103 geninin ifadesinin gelişime bağlı olarak artması bu genin uzama işlevindeki muhtemel rolünü desteklemektedir. Bu bulgular, çoğu hücre döngüsü geninin ekspresyonunun istatistiksel olarak önemli derecede değişmediğini gösteren ekspresyon analizleri ile de doğrulanmıştır. Flow sitometri ile hücre döngüsü evrelerine düşen DNA miktarlarının değişmediği ve hücre döngüsü ilerleyişinin aynı kaldığı tespit edildi. dmt103 mutantlarında mısır bitkisinin primer kök gelişiminin de etkilendiği gözlenmiştir. DMT103 geninin stres toleransında rol alıp almadığını gözlemlemek için Hat05, kuraklığa ve üşüme stresine maruz bırakılmıştır. Sonuçlar, DMT103 geninin kuraklıkta rol almadığını ancak üşüme toleransında bir fonksiyonunun olduğunu göstermiştir. Hat05'in mutantlarında DMT ailesine ait diğer iki genin de ekspresyonlarının istatistiksel olarak önemli derecede azaldığı saptanmıştır. Tüm bu sonuçlar, DMT103 geninin büyümede rolüne işaret etmektedir.