Buğday (Triticum aestivum L.) ve arpada (Hordeum vulgare L.) tuzluluk stres yanıtı ile ilişkili WRKY transkripsiyon faktörlerinin belirlenmesi

Tuzluluk, buğday (Triticum aestivum L.) ve arpa (Hordeum vulgare L.) için yıkıcı etkileri olan en yaygın stres faktörlerinden biridir. Bu çalışmada, WRKY transkripsiyon faktörleriyle ilişkili tuz stresi yanıtının gen ekspresyon analizi ile belirlenmesi amaçlandı. T. aestivum L. cvs. Esperia ve Bezozya ile H. vulgare L. cvs. Lord ve Ramata tohumlarına iki NaCl konsantrasyonu (% 1.0 ve % 2.0) ile 10 gün boyunca tuz stresi uygulandı. % 2.0 NaCl uygulanan tohumlarda çimlenme gözlenmedi. Çalışılan hemen tüm WRKY genleri, kontrol gruplarına kıyasla % 1.0 NaCl stresine yanıt olarak nispeten dirençli ve hassas kültivarlarda sırasıyla yukarı ve aşağı yönde düzenlendi. İncelenen genler arasında, buğdayda nispeten dirençli Esperia kültivarında TaWRKY7, 40, 41, 53, 68, 72 ve 79 genlerinin ekspresyonu indüklendi. Benzer şekilde, arpada nispeten dirençli Lord’da 7 WRKY geni (HvWRKY6, 9, 24, 25, 33, 34, 42) indüklendi. WRKY gen ekspresyon profili açısından, buğdayda TaWRKY7 ve TaWRK72 ile arpada HvWRKY33 genlerinde anlamlı derecede artış saptanması nedeniyle bu genler abiyotik stres yanıtının daha fazla araştırılması için marker genler olarak kullanılabilir. Bu çalışma, Türkiye’de ekimi yapılan buğday ve arpa çeşitlerinde WRKY genleri ve tuz stresi yanıtı arasında bir ilişki sağlaması açısından öncül bir çalışma niteliğindedir.          

Determining WRKY transcription factors related to salinity stress response in wheat (Triticum aestivum L.) and barley (Hordeum vulgare L.)

The salinity is one of most common stress factors with devastating effects for wheat (Triticum aestivum L.) and barley (Hordeum vulgare L). The aim of this study was to determine the salt stress response associated with WRKY transcription factors by gene expression analysis. Seeds of T. aestivum L. cvs. Esperia and Bezozya, and H. vulgare L. cvs. Lord and Ramata were subjected to salt stress for 10 days with two concentrations of NaCl (1.0 % and 2.0 %). No germination was observed in 2.0 % NaCl treated seeds. Nearly all the WRKY genes studied were upregulated and downregulated in response to 1.0 % NaCl stress in relatively resistant and sensitive cultivars in comparison to control sets, respectively. Among the screened genes, the expression of TaWRKY7, 40, 41, 53, 68, 72 and 79 genes were increased in relatively resistant Esperia cultivar in wheat. Similarly, 7 of WRKY genes (HvWRKY6, 9, 24, 25, 33, 34, 42) were upregulated in relatively resistant Lord cultivar in barley. In terms of WRKY gene expression profile, since TaWRKY7 and TaWRK72 in wheat and HvWRKY33 in barley increased significantly, these genes can be used as marker genes for further investigation of abiotic stress response. This study is a preliminary study in terms of providing an association between WRKY genes and salinity stress response of wheat and barley breeding cultivars in Turkey.

___

  • Aktaş, Y.L. and Güven, A., 2005. Bitki savunma sistemlerinde hormonal sinyal moleküler ve çapraz iletişimleri. J. Arts Sci., 3:1-12.
  • Almodares, A.M., Hadi, R., Kholdebarin, B., Samedani, B., Kharazian, A., 2014. The response of sweet sorghum cultivars to salt stress and accumulation of Na+, Cl- and K+ ions in relation to salinity. J. Environ. Biol., 35:733–739.
  • Badridze, G., Weidner, A., Asch, F., 2009. Variation in salt tolerance within a Georgian wheat. Genet. Resour. Crop Evol., 56:1125–1130. DOI: 10.1007/s10722-009-9436-0.
  • Bagdi, D.L., Shaw, B.P., Sahu, B.B.,Purohit, G.K., 2015. Real time PCR expression analysis of gene encoding p5cs enzyme and proline metabolism under NaCl salinity in rice. J. Environ. Biol., 36:955–961.
  • Budak, H., Hussain, B., Khan, Z., Ozturk, N.Z. and Ullah, N., 2015. From genetics to functional genomics: improvement in drought signaling and tolerance in wheat. Front. Plant. Sci., 6:1012. DOI: 10.3389/fpls.2015.01012.
  • Dawson I. K., Russell J., Powell W., Steffenson B., Thomas W. T. and Waugh R. 2015, Barley: a translational model for adaptation to climate change, New phytologist, 206, 913–931. DOI: 10.1111/nph.13266.
  • Eulgem T., Rushton P. J., Robatzek S. and Somssich I. E., 2000. The WRKY superfamily of plant transcription factors. Trends Plant Sci., 5, 199–206. DOI: 10.1016/S1360-1385(00)01600-9.
  • Forster B. P., Ellis R. P., Thomas W. T. B., Newton A. C., Tuberosa R., This D. et al., 2000. The development and application of molecular markers for abiotic stress tolerance in barley, J. Exp. Bot., 51, 19–27. DOI: 10.1093/jexbot/51.342.19.
  • Harlan, J. R., and Zohary, D., 1966. Distribution of wild wheats and barley. Science, 153 (3740), 1074–1080. DOI: 10.1126/science.153.3740.1074.
  • Hu, Y. and Schmidhalter, U., 2005. Drought and salinity: A comparison of their effects on mineral nutrition of plants. J. Plant Nutr. Soil Sci., 168:541– 549. DOI: 10.1002/jpln.200420516.
  • Imadi, S.R,, Kazi, A.G., Ahanger, M.A., Gucel, S., Ahmad, P., 2015. Plant transcriptomics and responses to environmental stress: an overview. J. Genet., 94:525–537. DOI: 10.1007/s12041-015- 0545-6.
  • Jain, R., Singh, S.P., Singh, A., Singh, S., Tripathi, P., Chandra, A. et al., 2016. Study on physiobiochemical attributes and metallothionein gene expression affected by chromium (VI) in sugarcane (Saccharum spp. hybrid). J. Environ. Biol., 37:375– 382.
  • Livak, K. J., and Schmittgen, T. D., 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2− ΔΔCT method. methods, 25:4, 402-408. DOI: /10.1006/meth.2001.
  • Marè, C., Mazzucotelli, E., Crosatti, C., Francia, E., Stanca, A.M., Cattivelli, L., 2004. HvWRKY38: A new transcription factor involed in cold- and drought- response in barley. Plant Mol. Biol., 55:309–416. DOI: 10.1007/s11103-004-0906-7.
  • Mayer K. F., Waugh R., Brown J. W., Schulman A., Langridge P., Platzer M. et al., 2012. A physical, genetic and functional sequence assembly of the barley genome. Nature, 491, 711–717. DOI: 10.1038/nature11543.
  • Niu, C.F., Wei, W., Zhou, Q.Y., Tian, A.G., Hao, Y.J., Zhang, W.K. et al., 2012. Wheat WRKY genes TaWRKY2 and TaWRKY19 regulate abiotic stress tolerance in transgenic Arabidopsis plants. Plant Cell Environ., 35:1156–1170. DOI: 10.1111/j.1365- 3040.2012.02480.x.
  • Pourkheirandish, M., and Komatsuda, T., 2007. The importance of barley genetics and domestication in a global perspective. Annals of Botany, 100(5), 999- 1008. DOI: 10.1093/aob/mcm139.
  • Robatzek, S. and Somssich, I.E., 2002. Targets of AtWRKY6 regulation during plant senescence and pathogen defense. Genes Dev, 16:1139–1149. DOI: 10.1101/gad.222702.
  • Rushton P., Torres J. T., Parniske M., Wernert P., Hahlbrock K and Somssich L. E., 1996. Interaction of elicitor-induced DNA binding proteins with elicitor response elements in the promoters of parsley PR1 genes. EMBO J. 15, 5690–5700. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1996.tb00953.x.
  • Rushton, P.J., Somssich, I.E., Ringler, P., Shen, Q.J., 2010. WRKY transcription factors, Trends. Plant. Sci.,15:247 258. DOI: 10.1016/j.tplants.2010.02.00.
  • Seki M., Narusaka M., Ishida J., Nanjo T., Fujita M., Oono Y. et al., 2002. Monitoring the expression profiles of 7000 Arabidopsis genes under drought, cold and high-salinity stresses using a full-length cDNA microarray. Plant J. 31, 279–292. DOI: 10.1046/j.1365-313X.2002.01359.x.
  • Uluhan, E., Keleş, E.N., Tufan, F., 2019. Analysis of WRKY transcription factors in barley cultivars infected with Fusarium culmorum. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 2(3):165–174.
  • Wang, X., Zeng, J., Li, Y., Rong, X., Sun, J., Sun, T. et al., 2015. Expression of TaWRKY44, a wheat WRKY gene, in transgenic tobacco confers multiple abiotic stress tolerances. Front Plant Sci., 6:615. DOI: 10.3389/fpls.2015.00615
  • Yadav, S., Irfan, M., Ahmad, A., Hayat, S., 2011. Causes of salinity and plant manifestations to salt stress: A review. J. Environ Biol., 32:667–685.
  • Yörük, E., Keleş, E.N., Sefer, Ö., Eraslan, M., 2018. Salinity and drought stress investigations on barley (Hordeum vulgare L.) and wheat (Triticum aestivum L.) cultivars planted in Turkey. J. Environ. Biol., 39:943–950. DOI: 10.22438/jeb/39/6/MRN-700.
Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1308-8750
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Ondokuz Mayıs Üniv. Ziraat Fak.
Sayıdaki Diğer Makaleler

Türkiye’de kenevir yetiştiriciliğinin ekonomik olarak yapılabilirliği: Samsun ili Vezirköprü ilçesi örneği

Mehmet AYDOĞAN, Yunus Emre TERZİ, Şahin GİZLENCİ, Mustafa ACAR, Alpay ESEN, Hüseyin MERAL

Bazı arpa (Hordeum vulgare L.) çeşitlerinin in vitro gaz üretimi, organik madde sindirilebilirliği, besin maddeleri içerikleri ve enerji değerlerinin karşılaştırılması

Habip MURUZ, Cansu ÇELİK

Bazı rezene popülasyonlarının (Foeniculum vulgare Mill.) ISSR markörlerine dayalı moleküler varyasyonu

Refika GİACHİNO, Betül AVCI

Ulusal Dinamik Rüzgâr Erozyonu Modeli ve İzleme Sistemi Pürüzlülük Parametresinin Belirlenmesi

Reşat AKGÖZ, Kenan İNCE, Gunay ERPUL

Oryza sativa Osmyb4 geni aktarılmış transgenik patateste Osmyb4 gen ifadesinin tuzluluk toleransına etkisi

Gülsüm AYDIN

Farklı yıkama uygulamaları ile kapya biberlerde pirimiphos-methyl kalıntısının giderilmesi

Hayriye ÇATAK, Burak POLAT, Osman TİRYAKİ

Organik madde uzaklaştırılmasının parçacık büyüklük dağılımına etkileri

Nurullah ACİR, Hikmet GÜNAL, İsmail ÇELİK

Buğday (Triticum aestivum L.) ve arpada (Hordeum vulgare L.) tuzluluk stres yanıtı ile ilişkili WRKY transkripsiyon faktörlerinin belirlenmesi

Feyza TUFAN

Seçilmiş Üstün Oryantal Tütün Hatlarının Bazı Morfolojik ve Fenolojik Özelliklerinin Belirlenmesi

Dursun KURT, Güngör YILMAZ

Saksıda sümbül (Hyacinthus orientalis cv. ‘Jan Bos’) yetiştiriciliği üzerine bir araştırma

Fisun Gürsel ÇELİKEL, Sevim DEMİR