Boron (B) is an essential micronutrient for plants. However, excess soil B is toxic and causes yield losses in lands. Although many studies have been performed to understand B tolerance mechanism, a transcriptome-wide analysis of B tolerant plant is presented here for the first time. A high-throughput RNA-Seq (cDNA) sequencing technology (Illumina) was used with barley (Hordeum vulgare L.), yielding 208 million clean reads. Totally, 256,874 unigenes were generated and assigned to known peptide databases: Gene Ontology (GO) (99,043), Swiss-Prot (38,266), Clusters of Orthologous Groups (COG) (26,250), and the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) (36,860), as determined by BLASTx search. According to the digital gene expression (DGE) analyses, 16% and 17% of the transcripts were found differentially regulated in root and leaf tissues, respectively. Most of them were involved in cell wall, stress response, membrane, protein kinase and transporter mechanisms. Some of the genes detected as highly expressed in root tissue are phospholipases, predicted divalent heavy-metal cation transporters, formin-like proteins and calmodulin/Ca2+-binding proteins. In addition, chitin-binding lectin precursor, ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase, and serine/threonine-protein kinase AFC2 genes were indicated as highly regulated in leaf tissue upon excess boron treatment. Some of the pathways, such as the Ca2+-calmodulin system, are activated in response to B toxicity. The differential regulation of 10 transcripts was confirmed by qRT-PCR, revealing the tissue-specific responses against B toxicity and their putative function in B-tolerance mechanisms.

Bor (B) bitkiler tarafından alınması gereken temel bir mikro elementtir. Ancak yüksek B içeren topraklar toksik etkiye sahip olmakta ve tarım arazilerinde verim kaybına neden olmaktadır. B tolerans mekanizmasının anlaşılması için çok sayıda çalışma yapılmasına rağmen, tüm transkriptom profillemesinin yapıldığı bu çalışma ilk olma niteliğindedir. Çalışmada arpada (Hordeum vulgare) ileri düzeyde RNA-Seq (cDNA) sekanslama teknolojisi (Illumina) kullanılarak, 208 milyon temiz okuma yapıldı. Toplamda, elde edilen 256,874 unigen BLASTx ile olduğu gibi Gen Ontology (GO) (99,043), Swiss-Prot (38,266), Clusters of Orthologous Groups (COG) (26,250) ve Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) (36,860) bilinen peptid veritabanları kullanılarak belirlendi. Dijital gen ekspresyonu (DGE) analizi sonucunda kök ve yaprak dokularında sırası ile %16 ve %17 farklılık gösteren transckript olduğu belirlendi. Bunların çoğunun hücre duvarı, strese yanıt, membran, protein kinaz ve taşıyıcı mekanizmalarla ilgili olduğu saptandı. Kökte oldukça yüksek ekspresyona sahip genlerden bazıları fosfolipazlar, formin benzeri proteinler ve kalmodulin/Ca2+ bağlayıcı proteinlerdir. Buna ilaveten yaprakta kitin-bağlayıcı protein, lektin öncü proteini, ubikitin karboksil-terminal hidrolaz ve serin/treonin-protein kinaz genlerinin yüksek B'a bağlı olarak fazla eksprese olduğu belirlendi. B toksisitesine yanıt olarak Ca2+-kalmodulin gibi bazı yolakların aktiflendiği saptandı. B tolerans mekanizmasında anlamlı olan ve B toksisitesinde dokuya özgü yanıt veren 10 transkriptin ekspresyon farklılığı qRT-PZR ile doğrulandı.