Sorgum (Sorghum bicolor L.)’da sülfat taşıyıcı (SULTR) genlerin kuraklık stresi altında ifadelerinin belirlenmesi

Küresel ısınmadan kaynaklanan iklim değişikleri nedeniyle kuraklık, özellikle son 20 yılda tarımsal üretimi kısıtlayan en önemli problem haline gelmiştir. Bitkilerin su yetersizliği şartlarına uyum sağlamalarına imkân sağlayacak mekanizmaların anlaşılması, kuraklık nedeniyle meydana gelen verim kayıplarına çözüm bulunması için oldukça önemlidir. Kükürt ve kükürt içeren bileşikler, bitkilerin kuraklık dâhil pek çok stres koşuluyla mücadele etmesinde çeşitli fonksiyonlara sahiptirler. Arabidopsis thaliana’ da 12 adet sülfat (SO4-2) taşıyıcı (SULTR) gen tanımlanmış olup, bu genler kodladıkları proteinlerin aminoasit dizilerindeki benzerlikler göz önüne alınarak dört gruba ayrılmışlardır. SULTR proteinleri bitkilerde sülfatın topraktan alınmasında ve bitki içerisinde taşınmasında çeşitli görevler üstlenmektedirler. Bu çalışmada sorgum (Sorghum bicolor L.) SULTR genlerinin (SbSULTR) kuraklık şartlarındaki ifadeleri incelenmiştir. Yapılan gen ifade analizleri, kuraklık stresi altında yapraklarda beş, köklerde ise altı SbSULTR geninin ifadesindeki artışa karşın, yapraklarda üç, köklerde ise iki SbSULTR geninin ifadesinin azaldığını göstermiştir. SbSULTR4 geninin yapraklardaki ifadesinde yaklaşık yedi katlık bir artış tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, kuraklık koşulları altında SbSULTR genlerinin ifadesinin büyük çoğunlukla arttığına ve sülfür içeren bileşiklerin sorgumun kuraklık ile mücadelesinde görev aldığına işaret etmektedir.

Expression profiles of sorghum (Sorghum bicolor L.) SULTR genes under drought stress

Due to climate changes arising from global warming, drought has become a major problem restricting agricultural production for the last 20 years. Understanding mechanisms that help plants to get adjusted water deficiency is important to come up with yield loss on account of drought. Sulfur and sulfur-containing compounds have significant roles in plants to fight with several stress conditions including drought. Twelve sulfate transporter (SULTR) genes were initially identified in Arabidopsis thaliana and subdivided into four groups based on their protein sequence similarities. SULTR proteins have various functions in plants including sulfate uptake from soil and transportation of sulfate in plants. Expression profiles of SbSULTR genes in sorghum under drought condition were investigated in this study. Gene expression analyses showed that five SbSULTR genes in leaves and six in roots were up-regulated while three SbSULTR genes in leaves and two genes in roots were down-regulated. Approximately, seven fold up-regulation was detected in SbSULTR4 in leaves. Consequently, results revealed that SULTR genes were mainly up-regulated under drought conditions, and sulfur containing compounds got employed in sorghum to battle drought.

___

  • Akbudak M, Filiz E, Kontbay K (2018) Genome-wide identification and cadmium induced expression profiling of sulfate transporter (SULTR) genes in sorghum (Sorghum bicolor L.) Biometals 31: 91-105 doi: 10.1007/s10534-017-0071-5.
  • Boaretto L, Carvalho G, Borgo L, Creste S, Landell M, Mazzafera P, Azevedo R (2014) Water stress reveals differential antioxidant responses of tolerant and non-tolerant sugarcane genotypes Plant Physiology and Biochemistry 74: 165-175 doi: 10.1016/j.plaphy.2013.11.016.
  • Bosabalidis A, Kofidis G (2002) Comparative effects of drought stress on leaf anatomy of two olive cultivars Plant Science 163: 375-379 doi: 10.1016/s0168-9452(02)00135-8.
  • Buchner P, Takahashi H, Hawkesford M (2004) Plant sulphate transporters: co-ordination of uptake, intracellular and long-distance transport Journal of Experimental Botany 55: 1765-1773 doi: 10.1093/jxb/erh206.
  • Cao M, Wang Z, Wirtz M, Hell R, Oliver D, Xiang C (2013) SULTR3;1 is a chloroplast-localized sulfate transporter in Arabidopsis thaliana Plant Journal 73: 607-616 doi: 10.1111/tpj.12059.
  • Capaldi F, Gratao P, Reis A, Lima L, Azevedo R (2015) Sulfur Metabolism and Stress Defense Responses in Plants Tropical Plant Biology 8: 60-73 doi: 10.1007/s12042-015-9152-1.
  • Choudhury S, Panda P, Sahoo L, Panda SK (2013) Reactive oxygen species signaling in plants under abiotic stress Plant Signal Behav 8: e23681 doi: 10.4161/psb.23681.
  • Davidian J, Kopriva S (2010) Regulation of Sulfate Uptake and Assimilation-the Same or Not the Same? Molecular Plant 3: 314-325 doi: 10.1093/mp/ssq001.
  • Ernst L, Goodger JQ, Alvarez S, Marsh EL, Berla B, Lockhart E, Jung J, Li P, Bohnert HJ, Schachtman DP (2010) Sulphate as a xylem-borne chemical signal precedes the expression of ABA biosynthetic genes in maize roots Journal of Experimental Botany 61: 3395-3405 doi: 10.1093/jxb/erq160.
  • Farooq M, Kobayashi N, Ito O, Wahid A, Serraj R (2010) Broader leaves result in better performance of indica rice under drought stress Journal of Plant Physiology 167: 1066-1075 doi: 10.1016/j.jplph.2010.03.003.
  • Fatma M, Khan MIR, Masood A, Khan NA (2013) Coordinate changes in assimilatory sulfate reduction are correlated to salt tolerance: Involvement of phytohormones Annual Review & Research in Biology. 3. 267-295.
  • Gallardo K, Courty P, Le Signor C, Wipf D, Vernoud V (2014) Sulfate transporters in the plant's response to drought and salinity: regulation and possible functions Frontiers in Plant Science 5 doi: 10.3389/fpls.2014.00580.
  • Kopriva S (2006) Regulation of sulfate assimilation in Arabidopsis and beyond. Ann Bot 97: 479–495 doi.org/10.1093/aob/mcl006.
  • Livak K, Schmittgen T (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(T)(-Delta Delta C) method Methods 25: 402-408 doi: 10.1006/meth.2001.1262.
  • Maruyama-Nakashita A, Nakamura Y, Watanabe-Takahashi A, Yamaya T, Takahashi H (2004) Induction of SULTR1;1 sulfate transporter in Arabidopsis roots involves protein phosphorylation/dephosphorylation circuit for transcriptional regulation Plant and Cell Physiology 45: 340-345 doi: 10.1093/pcp/pch029.
  • Maruyama-Nakashita A, Nakamura Y, Watanabe-Takahashi A, Inoue E, Yamaya T, Takahashi H (2005) Identification of a novel cis-acting element conferring sulfur deficiency response in Arabidopsis roots Plant Journal 42: 305-314 doi: 10.1111/j.1365-313X.2005.02363.x.
  • Noctor G (2006) Metabolic signalling in defence and stress: the central roles of soluble redox couples Plant Cell and Environment 29: 409-425 doi: 10.1111/j.1365-3040.2005.01476.x.
  • Peleg Z, Blumwald E (2011) Hormone balance and abiotic stress tolerance in crop plants Current Opinion in Plant Biology 14: 290-295 doi: 10.1016/j.pbi.2011.02.001.
  • Reddy PS, Reddy DS, Sivasakthi K, Bhatnagar-Mathur P, Vadez V, Sharma KK (2016) Evaluation of Sorghum [Sorghum bicolor (L.)] reference genes in various tissues and under abiotic stress conditions for quantitative real-time PCR data normalization. Front Plant Sci 7 doi.org/10.3389/fpls.2016.00529.
  • Taiz L, Zeiger E (2010) Plant Physiology. 5th Edition, Sinauer Associates, Inc., Sunderland.
  • Takahashi H, Buchner P, Yoshimoto N, Hawkesford M, Shiu S (2012) Evolutionary relationships and functional diversity of plant sulfate transporters Frontiers in Plant Science 2 doi: 10.3389/fpls.2011.00119.
  • Tombuloglu H, Filiz E, Aydin M, Koc I (2017) Genome-wide identification and expression analysis of sulphate transporter (SULTR) genes under sulfur deficiency in Brachypodium distachyon Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 26: 263-273 doi: 10.1007/s13562-016-0388-0.
  • Wilkinson S, Davies W (2002) ABA-based chemical signalling: the co-ordination of responses to stress in plants Plant Cell and Environment 25: 195-210 doi: 10.1046/j.0016-8025.2001.00824.x.
Mediterranean Agricultural Sciences-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 1988
  • Yayıncı: Akdeniz Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Bazı sofralık erkenci kayısı (Prunus armeniaca L.) çeşitlerinin Manavgat/Antalya ekolojik şartlarındaki verim ve kalite özellikleri üzerinde araştırmalar

Levent SON, Aşkın BAHAR

Ganos Dağlarında doğal olarak bulunan asmalara (Vitis spp.) ait genetik materyallerin toplanması ve DNA izolasyonlarının yapılması

İlknur KORKUTAL, Elman BAHAR, Demir KÖK, Nihan ŞAHİN, Tamer UYSAL, Zeliha Orhan ÖZALP, Ahmet Semih YAŞASIN, Serkan CANDAR, Tezcan ALÇO, M. Akif IŞIN

Antalya’nın sahil bölgesinde örtü altında saksı içerisinde kiraz yetiştiriciliği

Sara DEMİRAL, Salih ÜLGER

Yetiştirici koşullarında kıl keçi ve saanen x kıl keçi genotiplerinin (F1, G1, G2) büyüme özellikleri ve yaşama gücü üzerine bir araştırma

Hilal TOZLU ÇELİK, Mustafa OLFAZ

Doğu Anadolu bölgesinde yayılış gösteren bazı yonca (Medicago sativa) ekotiplerinde populasyon yapısı değerlendirmesi

Doğan İLHAN

Cicer echinospermum P.H. Davis genotiplerinde nohut yaprak galeri sineğine [Liriomyza cicerina Rond. (Diptera: Agromyzidae)] dayanıklılığın değerlendirilmesi

Hatice SARI, Duygu SARI, Alper ADAK, Hüseyin ÇANCI, Cengiz İKTEN, Fedai ERLER, Tolga YILDIRIM, Cengiz TOKER, Abdullah KAHRAMAN

Kıvırcık koyunlarında flushinge ek olarak farklı dozlarda GKSH uygulamalarının döl verimine etkisi

Şeniz ÖZİŞ ALTINÇEKİÇ, Mehmet KOYUNCU, Serdar DURU

Yüksek oleik tip ayçiçeğinin güvenilir moleküler seçiminde yeni tasarlanmış primerler ile optimize PCR protokolü

Behiye Banu BİLGEN

İstiridye mantarının (Pleurotus ostreatus) tohumluk misel üretimi üzerine bir ön çalışma

Ahmet ÇAT, Turhan ÇOMAK, Mürsel ÇATAL

Kentsel yeşil altyapı analizi: Bornova örneği

Çiğdem COŞKUN HEPCAN, Şerif HEPCAN