Herbicide stress-induced DNA methylation changes in Helianthus annuus L.

Ayçiçeği (Helianthus annuus L.), hem iklim hem toprağın uygun büyüme koşullarını sağlaması nedeniyle Türkiye'deki tarım alanlarının çoğunda tercih edilmektedir. Yabani otlar mahsuller için gerekli kaynaklara ihtiyaç duyduklarından, rekabet eder ve mahsullere zarar verir. Kimyasal kontrol yöntemleri, kolay kullanım sağlaması ve kısa sürede sonuç elde edilmesine olanak sağlaması gibi avantajları nedeniyle tercih edilmektedir. İmidazolinon herbisitler, yabani otları kontrol etmek için asetolaktat sentaz (ALS) olarak da isimlendirilen asetohidroksiasit sentaz (AHAS) enzimini inhibe eder. Biyotik ve abiyotik stres faktörleri, olumsuz etkileri sebebi ile ciddi bir sorun haline gelen önemli bir ekolojik ve agronomik sorundur. Bitkiler, DNA metilasyonu gibi düzenleyici stratejiler kullanarak yeni koşullara hızlı adaptasyon sağlayabilir. Bu bağlamda, bir DNA metilasyonu türü olan sitozin metilasyonu önemli bir epigenetik modifikasyondur. Hem transkripsiyonel hem de transkripsiyon sonrası seviyelerde gen ekspresyonunun düzenlenmesinde önemli bir role sahiptir. Metilasyona duyarlı amplifikasyon polimorfizmi (MSAP) tekniği DNA metilasyon paternlerindeki değişiklikleri gözlemlemek ve analiz etmek için kullanılır. MSAP tekniği, kesme izoşizomer olan çiftleri HpaII ve MspI'yi kullanır. Aynı kısıtlama bölgesini (5'-CCGG-3') tanıyan bu enzimlerin, sitozinlerin belirli metilasyon durumlarına karşı farklı hassasiyetleri vardır. HpaII, tam metilasyona karşı duyarsızdır, ancak dış sitozinin yarı metillenmiş bölgesine duyarlıdır, MspI ise iç metillenmiş sitozini keser. Strese duyarlı genlerin düzenlenmesini incelemek, bitkilerin dalgalanan çevresel koşullara uyum sağlama yeteneklerini anlamaya yardımcı olabilir. Bu çalışmada, Helianthus annuus L.'nin herbisit stres koşullarına karşı direncinin altında yatan DNA metilasyon seviyelerindeki ve modellerindeki değişiklikleri MSAP analizi kullanarak tespit etmek amaçlanmaktadır. Bu sayede herbisite duyarlı ve dirençli genotiplerin herbisit uygulandığında epigenetik farklılık gösterip göstermediği göz önüne serilecektir. Anahtar Kelimeler: Helianthus annuus L., Imidazolinon Herbisit Direnci, Stres Faktörü, Epigenetik, DNA Metilasyonu, MSAP Analizi

Sunflower (Helianthus annuus L.) is preferred in most of the agricultural areas in Türkiye because it provides suitable growing conditions in both climate and soil. Because weeds need the resources needed for crops, they compete and damage crops. Methods of chemical control are chosen because of their advantages like easy use and providing results in a short time. Imidazolinone herbicides inhibit the enzyme acetohydroxyacid synthase (AHAS), also called acetolactate synthase (ALS), to control weeds. Biotic and abiotic stress factors are an important ecological and agronomic problem that has become a serious problem due to their negative effects. Plants can adapt quickly to new conditions using regulatory strategies such as DNA methylation. In this context, cytosine methylation, a type of DNA methylation, is a significant epigenetic modification. It has significant role in regulating gene expression at both transcriptional and post-transcriptional levels. The methylation sensitive amplification polymorphism (MSAP) technique is used to observe and analyze changes in DNA methylation patterns. The MSAP technique uses pairs HpaII and MspI, which are restriction isoschisomers. These enzymes, which recognize the same restriction site (5'-CCGG-3'), have different sensitivities to certain methylation states of cytosines. HpaII is insensitive to full methylation but sensitive to the semi-methylated region of the external cytosine, while MspI cleaves the internal methylated cytosine. Examining the regulation of stress-sensitive genes can help understand the ability of plants to adapt to fluctuating environmental conditions. In this study, it is aimed to detect changes in DNA methylation levels and patterns that underlie the resistance of H. annuus L. to herbicide stress conditions using MSAP analysis. In this way, it will be revealed whether herbicide sensitive and resistant genotypes show epigenetic differences when herbicide is applied. Keywords: Helianthus annuus L., Imidazolinone Herbicide Resistant, Stress Factor, Epigenetics, DNA Methylation, MSAP Analysis