Cold tolerance related mi RNA expression patterns in cultivated and wild tomato genotypes

Abstract

Kültür domatesi (Solanum lycopersicum L.), dünyada genetik ve moleküler ıslah çalışmalarında hedef bitki olarak kullanılan popüler sebzelerden biridir. Domates, tropik kökenli olduğu için soğuk stresine karşı hassastır. Soğuk stresi, bitkinin büyüme ve gelişmesine kolayca zarar verebilmektedir. Bu çalışmada, Solanum habrochaites (LA 1777) ve Solanum pimpinellifolium (LA 1579) yabani genotipleri ile Solanum lycopersicum cv. Anit F1 ve Solanum lycopersicum cv. Lice kültür çeşitlerinde, soğuk stresinin miRNA ifadeleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Bu genotiplere ait genç bitkiler, 4°C'de 4, 6 ve 8 saat soğuk stresine maruz bırakıldıktan sonra miRNA 167, miRNA 169, miRNA 172, miRNA 393 ve miRNA 397'nin ekspresyon düzeyleri, Real-time PCR ile değerlendirilerek, bu miRNA'ların soğuk toleransı ile bağlantılı genlerin ekspresyonunu kontrol etmekten sorumlu olup olmadıkları araştırılmıştır. Ayrıca bu bitkilerde bazı morfo-fizyolojik özellikler de gözlenmiştir. S. habrochaites (LA 1777), S. pimpinellifolium (LA 1579) ve S. lycopersicum cv. Anit F1 genotiplerinde farklı soğuk stres seviyelerinde miRNA 167, 169 ve 172 ve 397'de önemli artış belirlenmiştir, Buna karşın, S. lycopersicum cv.Lice genotipinde bu miRNA'ların ifade düzeyinde artış belirlenmemiştir. Ayrıca bu çalışmada yaprak yaş ve kuru ağırlığı, kök yaş ve kuru ağırlığı, yaprak alan indeksi, klorofil içeriği ve çiçeklenme günündeki değişimler S. lycopersicum cv.Lice'de soğuk stresine bağlı olarak istatistiki önemde değişiklik göstermiştir. S. pimpinellifolium (LA 1579) genotipinde soğukla ilişkili miRNA ekspresyonu seviyeleri ve değerlendirilen morfo-fizyolojik parametrelerdeki önemli farklılıklar, bu genotipin soğuk stresine tolerant olabilceğini, buna karşın S. lycopersicum cv.Lice genotipinin soğuk stresine duyarlı olabileceğini göstermiştir.

The cultivated tomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the popular vegetables in the world that has been used as a target plant in genetic and molecular breeding studies. As this plant originated from the tropics, it is susceptible to chilling stress. Chilling stress can easily damage its growth and development. In the present study, The expression level of miRNA 167, miRNA 169, miRNA 172, miRNA 393, and miRNA 397 in wild genotypes of Solanum habrochaites (LA 1777) and Solanum pimpinellifolium (LA 1579) and cultivated genotypes of Solanum lycopersicum cv. Anit F1 and Solanum lycopersicum cv. Lice were assessed at 4, 6, and 8 hours after chilling treatment (4°C) via Real-time quantitative PCR to determine if these miRNAs are responsible for controlling the expression of the genes associated with chilling tolerance. Also, some morpho-physiological traits were observed in these plants. Significant upregulation of miRNA 167, 169 and 172, and 397 were observed at different levels of chilling stress in the tolerant genotypes of S. habrochaites (LA 1777) and S. lycopersicum cv. Anit F1. and also, in S. pimpinellifolium (LA 1579) while this level of up-regulation was not seen in S. lycopersicum cv. Lice. Also, the changes in the fresh and dry weight of leaf and root, specific leaf weight, leaf area index, the chlorophyll content, and flowering day measured in this study were significant in S. lycopersicum cv. Lice compared to the other genotypes. The observed levels of cold-related miRNA expression in S. pimpinellifolium (LA 1579) and significant differences in the evaluated morpho-physiological parameters indicated the tolerance of S. pimpinellifolium (LA 1579) and susceptibility of S. lycopersicum cv. Lice to chilling stress.