Küresel ısınma ekosistemleri yeniden şekillendirmeye devam ettikçe, bitkilere hayatta kalmalarını sağlamak için hızlı adaptasyon görevi giderek daha fazla yüklenmektedir. Bu tür hızlı adaptasyonu kolaylaştıran birincil mekanizmalardan biri epigenetik hafıza, özellikle de DNA metilasyonudur.
Epigenetik modifikasyonun bir şekli olan DNA metilasyonu, DNA’nın sitozin bazlarına bir metil grubunun eklenmesini, kromatindeki erişilebilirliğini değiştirmeyi ve gen ekspresyonunu modüle etmeyi içerir.
Isınan bir iklim bağlamında, DNA metilasyonundaki değişiklikler, artan sıcaklık gibi çevresel faktörler tarafından tetiklenebilir. Bu tür epigenetik adaptasyonlar, bitkilerin büyümelerini gelişen çevresel ipuçlarıyla senkronize etmelerine izin vermede önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, bu DNA metilasyon değişikliklerinin, özellikle daha yüksek sıcaklıklara yanıt olarak bitki fenotiplerini nasıl etkilediğine dair kapsamlı bir kavrayış belirsizliğini korumaktadır.
Temmuz 2023’te Horticulture Research, “Warmer temperature during asexual reproduction induce methylome, transcriptomic, and lasting phenotypic changes in Fragaria vesca ecotypes” başlıklı bir araştırma makalesi yayınladı.
Sıcaklığın fenotipik ve epigenetik varyasyonlar üzerindeki etkisini incelemek için, dört Avrupa F. vesca ekotipi (ES12, ICE2, NOR2, IT4) 18°C ve 28°C’ye maruz bırakılarak üç eşeysiz nesil boyunca bir deney gerçekleştirilmiştir.
Fenotipik düzeyde, ES12 ekotipi ilk eşeysiz nesil (AS1) sırasında 28°C’de stolon üretiminde artış göstermiş ancak üçüncü nesilde (AS3) bu artış görülmemiştir. Tersine, IT4 ekotipi hem AS1 hem de AS3’te 28°C’de azalmış stolon üretimi sergilemiştir.
Sıcaklığın fenotipik ve epigenetik varyasyonlar üzerindeki etkisini incelemek için, dört Avrupa F. vesca ekotipi (ES12, ICE2, NOR2, IT4) 18°C ve 28°C’ye maruz bırakılarak üç eşeysiz nesil boyunca bir deney gerçekleştirilmiştir.
Fenotipik düzeyde, ES12 ekotipi ilk eşeysiz nesil (AS1) sırasında 28°C’de stolon üretiminde artış göstermiş ancak üçüncü nesilde (AS3) bu artış görülmemiştir. Tersine, IT4 ekotipi hem AS1 hem de AS3’te 28°C’de azalmış stolon üretimi sergilemiştir.
ICE2 ve NOR2 ekotipleri AS3’e kadar 28°C’de çiçeklenme süresinde 0,05 > p > 0,001 istatistiksel önemde gecikmeler göstermiştir. Yaprak sapı uzunluğu için, ES12, ICE2 ve NOR2 ekotiplerinden bitkiler AS1 sırasında 28°C’de yetiştirildiğinde daha uzun boylara sahip olmuştur. AS3’te, artan yaprak sapı uzunluğu sadece NOR2 ekotipi için korunmuştur.
Sonuçlar, incelenen tüm fenotipik özellikler ile eşeysiz üreme sırasında korunabilen deneydeki büyüme sıcaklığı arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olduğunu göstermiştir. Moleküler düzeyde daha derinlemesine çalışmalar, ekotiplerden alınan genomik DNA örneklerinin bisülfit dizilimi, iki sıcaklık koşulu arasında, özellikle CHG ve CHH bağlamlarında DNA metilasyon modellerinde fark edilebilir farklılıklar ortaya koymuştur.
NOR2, sıcaklık koşulları arasında metilasyon seviyelerinde en belirgin farkı sergilemiştir. Metilasyon profillerinin Temel Bileşen Analizi (PCA), 18 ve 28°C’de yetiştirilen ekotipler arasında belirgin farklılıklar olduğunu göstermiştir. Hem hipo hem de hipermetilasyonda önemli değişiklikler, CHH bağlamı için gözlemlenen sıcaklığa özgü en büyük metilasyon artışlarıyla birlikte tüm ekotiplerde meydana gelmiştir. Özellikle, metilasyon değişikliklerinin transkripsiyon başlangıç bölgeleri (TSS) ve transkripsiyon sonlandırma bölgeleri (TTS) gibi genomik özelliklerle ilişkili olduğu tespit edilmiştir.
Diferansiyel CHG ve CHH metilasyonuna sahip bölgeler tipik olarak hipermetilasyon sergilemiştir. Aynı zamanda, farklı ekotiplerde yaklaşık 3.500 ila 5.000 farklı şekilde ifade edilen gende (DEG) sıcaklık artışıyla ilgili transkriptom değişiklikleri gözlenmiştir. Ayrıca, bu çalışmada gibberellin metabolizması, çiçeklenme zamanı ve epigenetik mekanizmalarla ilgili genlerin ekotipe özgü metilasyon ve ifade kalıpları da araştırılmıştır. Üç veya daha az ekotip arasında, 1.318 ilgili diferansiyel olarak ifade edilen ve diferansiyel metilasyonu yapılan genin (DEDMG’ler) mutlak çoklu değişiminin >1,5 olduğu bulunmuştur.
Özetle, araştırma, eşeysiz çoğalma sırasındaki sıcaklık değişimlerinin önemli kalıtsal epigenetik ve fenotipik değişikliklere neden olduğunu göstermekte ve F. vesca ekotiplerinde sıcaklıkla ilişkili bir epigenetik hafıza etkisinin varlığının altını çizmektedir.
Bu çalışma sadece bitki adaptasyonu anlayışımızı derinleştirmekle kalmıyor, aynı zamanda ısınan dünyaya daha uygun mahsuller geliştirmek için epigenetik hafızadan yararlanmanın kapısını açıyor. [1]“DNA methylation: The hidden mechanism enabling plants to adapt in a warmer world” yazısından çevrilmiştir.[2]Öne çıkan görsel
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | “DNA methylation: The hidden mechanism enabling plants to adapt in a warmer world” yazısından çevrilmiştir. |
|---|---|
| ↑2 | Öne çıkan görsel |
