Development of Tomato Lines Resistant to Tomato Spotted Wilt Virus Using the MAS Method

Year 2024, , 158 - 164, 16.07.2024

Ayşe Kahraman , Hülya İlbi

https://doi.org/10.53471/bahce.1482991

Abstract

Tomato, belonging to the Solanaceae family, is the most cultivated vegetable species in the world and in Türkiye. There are many disease factors and pests that negatively affect tomato cultivation. Tomato spotted wilt virus (TSWV) is one of the dangerous plant viruses carried by Thrips tabaci and western flower thrips (Frankliniella occidentalis), which is under quarantine in some countries. For this purpose, homozygous resistant tomato lines were obtained by using the MAS method in the population created by crossing the susceptible M68 tomato line suitable for table and processing consumption in the tomato gene pool of the Aegean Agricultural Research Institute with the Tomato spotted wilt virus resistant LA3667 line obtained from Tomato Genetic Resource Center (TGRC). Molecular selection of the lines was made. For this purpose, in the F₂ breeding stage, 35 homozygous resistant, 74 heterozygous resistant and 41 susceptible individuals were obtained from 150 F₂ individuals according to the monogenic (1:2:1) expansion. Homozygous resistant lines determined as resistant were selfed to the F₄ stage, tested molecularly again at the F₄ stage, 3 resistant lines homozygous for the Sw-5 locus and 2 susceptible tomato breeding lines were subjected to biological testing by mechanical inoculation. At the end of the study, molecular test and biological test were found concordantly.

Keywords

Tomato, TSWV, resistance, molecular marker

MAS Yöntemiyle Domates Lekeli Solgunluk Virüsü’ne Dayanıklı Domates Hatlarının Geliştirilmesi

Abstract

Domates, Solanaceae familyasına ait dünyada ve ülkemizde yetiştiriciliği en fazla yapılan sebze türüdür. Domates yetiştiriciliğini olumsuz yönde etkileyen birçok hastalık etmeni ve zararlı bulunmaktadır. Domates lekeli solgunluk virüsü (Tomato spotted wilt virüs, TSWV), bazı ülkelerde karantina kapsamında bulunan, Thrips tabaci ve batı çiçek tripsi (Frankliniella occidentalis) tarafından taşınan tehlikeli bitki virüslerinden biridir. Bu amaçla, Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü domates gen havuzunda yer alan sofralık ve sanayilik tüketime uygun domates hattı hassas M68 ile Tomato Genetic Resource Center (TGRC)’den temin edilen Domates lekeli solgunluk virüsüne dayanıklı LA3667 ile melezleme yapılarak oluşturulan popülasyonda MAS yöntemi kullanılarak homozigot dayanıklı nitelikli hatların moleküler olarak seleksiyonu yapılmıştır. Bu amaçla F₂ ıslah kademesinde monogenik (1:2:1) açılımına göre 150 F₂ bireyinde 35 homozigot dayanıklı, 74 heterozigot dayanıklı ve 41 hassas birey elde edilmiştir. Dayanıklı olarak belirlenen homozigot dayanıklı hatlar, F₄ kademesine kadar kendilenmiş, F₄ kademesinde tekrar moleküler olarak testlenmiş, Sw-5 lokusu bakımından homozigot dayanıklı 3 hat ve 2 hassas domates ıslah hattı mekanik inokülasyon yoluyla biyolojik testlemeye alınmış ve dayanıklılık sonuçlarının, moleküler ve biyolojik olarak birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür.

Keywords

Domates, TSWV, dayanıklılık, moleküler markör

References

• Arli-Sökmen, M., Şevik, M.A. 2006. Viruses infecting field-grown tomatoes in Samsun province Turkey. Archives of Phytopathology and Plant Protection 39(4):283-288.
• Arli-Sökmen, M., Mennan, H., Şevik, M.A., Ecevit, O. 2005. Occurrence of viruses in field-grown pepper crops and some of their reservoir weed hosts in Samsun, Turkey. Phytoparasitica 33(4):347-358.
• Azeri, T. 1994. Detection of tomato spotted wilt virus in tobacco and tomato cultivars by enzyme linked immunosorbent assay. J. Turkish Phytopath 23(1):37-46.
• Brittlebank, C.C. 1919. Tomato diseases. J. Agric. Victoria 27:213-235.
• Canady, M.A., Stevens, M.R., Barineau, M.S., Scott, J.W. 2001. Tomato spotted wilt virus (TSWV) resistance in tomato derived from Lycopersicon chilense Dun. LA 1938. Euphytica, 117:19-25.
• Collard, B.C.Y., Jahufer., M.Z.Z, Brouwer, J.B., Pang, E.C.K. 2005. An introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping and marker-assisted selection for crop improvement: The basic concepts. Euphytica (2005) 142:169-196.
• Dianese, È.C., Fonseca, M.E.N., Goldbach, R., Kormelink, R., Inoue-Nagata, A.K., Resende, R.O., Boiteux, L.S. 2010. Development of a locus-specific, co-dominant SCAR marker for assisted-selection of the Sw-5 (tospovirus resistance) gene cluster in a wide range of tomato accessions. Mol Breeding 25:133-142.
• Fidan, Ü. 1993. Recent records on virus diseases of vegetables in greenhouses. J. Turk. Phytopathology 22(1):45-45.
• Fidan, Ü. 1995. Virus disease of vegetables in Greenhouses in İzmir and Muğla. J. Turk. Phytopathology 24(1):7-14.
• Fidan, H. ve Sarı, N. 2019. Domateste tomato spotted wilt virüsüne karşı dayanıklılığı kıran izolatının fenotipik karakterizasyonu. Mediterranean Agricultural Sciences 32(3):307-314, doi:10.29136/mediterranean.596401.
• Finlay, K.W. 1953. Inheritance of spotted wilt virus resistance in tomato. Australian Journal of Biological Sciences, 6:153-163.
• German, T.L., Ullman, D.E., Moyer, J.W. 1992. Tospoviruses: diagnosis, molecular biology, phylogeny and vector relationships. Annual Review of Phytopathology 30(1):315-348.
• Güldür, M.E., Marchoux, G., Yılmaz, M.A. 1995. A new virus destructive on tomatoes growing in Mersin and its provinces: tomato spotted wilt virus (TSWV). In 7. Congress of Phytopathology in Turkey, Adana (Turkey), 26-29 Sep 1995. Cukurova University Faculty of Agriculture.
• Güldür, M.E. 1997. Şanlıurfa ili için yeni bir virüs: domates lekeli solgunluk virüsü (TSWV). Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 1(3):71-76.
• Hull, R., Davies, J.W., 1992. Approaches to non-conventional control of plant virus diseases. Critical reviews of Plant Science 11:17-33.
• Kamberoğlu, M.A, Çalışkan, A.F., Alan, B., 2009. First report of tomato spotted wilt virus on eggplant in Turkey. Journal of Plant Pathology 91:231-231.
• Kılıç, H., Isparta L., Yardımcı N., Doğan K., 2017. Isparta ve Burdur illeri üretim alanlarında yetiştirilen domateslerde domates lekeli solgunluk virüsünün tanılanması. Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 8(1):34-39.
• Langella, R., Ercolano, M.R., Monti, L.M., Frusciante, L., Barone, A. 2004. Molecular marker assisted transfer of resistance to TSWV in tomato elite lines. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology 79(5):806-810.
• Lee, H.J., Kim, B., Bae, C., Kang, W.H., Kang, B.C., Yeam, I., Oh, C.S. 2015. Development of a single-nücleotide polymorphism marker for the Sw-5b gene conferring disease resistance to tomato spotted wilt virus in tomato. Korean Society for Horticultural Science 33:730-736.
• Mau, R.F.L., Martin, J.L. 2002. Frankliniella occidentalis Pergande. www.extentohawai.edu/ kbase/crop/type/foccid.html.
• Oğuz, A. 2010. Bazı yerel domates genotiplerinde farklı yöntemler kullanarak, domates lekeli solgunluk virüsü (tomato spotted wilt virüs=TSWV)’ne dayanıklılığın ve genetik varyasyonun araştırılması. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, 166s.
• Özdemir, S., Erilmez, S., Kaçan, K. 2009. Detection of Tomato spotted wilt virus (TSWV) on tomato crops and some weeds in Denizli province of Turkey. Acta Hort. (ISHS) 808:171-174.
• Price, D.L., Memmott, F.D., Scott, J.W., Olson, S.M., Stevens, M.R. 2007. Identification of molecular markers linked to a new Tomato spotted wilt virus resistance source in tomato. Tomato Genetics Coop Rep, 57p.
• Roselló, S., Díez, M.J., Nuez, F. 1998. Genetics of tomato spotted wilt virus resistance coming from Lycopersicon peruvianum. European Journal of Plant Pathology 104(5):499-509.
• Roselló, S., Ricarte, B., José Díez, M., Nuez, F. 2001. Resistance to Tomato spotted wilt virus introgressed from Lycopersicon peruvianum in line UPV 1 may be allelic to Sw-5 and can be used to enhance the resistance of hybrids cultivars. Euphytica 119(3):357-367.
• Saidi, M., Warade, S.D. 2008. Tomato breeding for resistance to tomato spotted wilt virus (TSWV): an overview of conventional and molecular approaches. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding 44:83-92.
• Samuel, G., Bald, J.G., and Pittman, H.A. 1930. Investigations of “spotted wilt” of tomatoes. Commonw. Austr. Counc. Sci. Ind. Res. Bull. 44:64.
• Shi, A., Vierling, R., Grazzini, R., Chen, P., Caton H., Panthee D. 2011. Identification of molecular markers for Sw-5 gene of tomato spotted wilt virus resistance. Am. J. Biotechnol. Mol. Sci., 1(1):8-16.
• Stevens, M.R., Scott, S.J., Gergerich, R.C. 1991. Inheritance of resistance to tomato spotted wilt virus in a Lycopersicon esculentum cultivar. HortScience 26(6):781.
• Stevens, M.R., Scott, S.J., Gergerich, R.C. 1992. Inheritance of a gene for resistance to tomato spotted wilt virus (TSWV) from Lycopersicon peruvianum Mill. Euphytica 59:9-17.
• Stevens, M.R., Scott, J.W., Cho, J.J., Geary, B.D., Memmott, F.D. 2006. A new dominantly inherited source of TSWV resistance in tomato derived from L.chilense, which resists isolates that overcome Sw-5. HortScience 41:91.
• Şevik, M.A., Arli-Sökmen, M. 2012. Estimation of the effect of tomato spotted wilt virus (TSWV) infection on some yield components of tomato. Phytoparasitica 40(1):87-93.
• Şevik, M.A. 2007. Domates lekeli solgunluk virüsü (TSWV)’nün Samsun ilinde domates üretim alanlarındaki yayılış durumunun ve bazı karakteristik özelliklerinin belirlenmesi. Doktora Tezi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, s:128.
• Şevik, M.A. 2011. Domates lekeli solgunluk virüsü (TSWV)’nün tarımsal ürünlerde meydana getirdiği ekonomik kayıplar. Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 15(1):35-42.
• Şin, B. 2015. Amasya, Samsun ve Tokat illerinde domates yetiştirilen alanlarda enfeksiyon oluşturan domates lekeli solgunluk virüsü (tomato spotted wilt virus, TSWV) izolatlarının karakterizasyonu. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bitki Koruma Anabilim Dalı, Samsun.
• Tekinel, N., Dolar, M.S., Sağsöz, S., Salcan, Y. 1969. Mersin Bölgesinde ekonomik bakımdan önemli bazı sebzelerin virüsleri üzerinde araştırmalar. Bitki Koruma Bülteni 9(1):37-49.
• Tekinel, N., 1973. Adana, Antalya, Hatay ve İçel illerinde domates virüs hastalıklarının yayılış alanlarının ve oranlarının tespiti üzerinde araştırmalar. Bitki Koruma Bülteni 13:(3):107-141.
• Turhan, P., Korkmaz, S. 2006. Çanakkale ilinde domates lekeli solgunluk virüsünün serolojik ve biyolojik yöntemlerle saptanması. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi 12(2):130-136.
• Yardımcı, N., Çulal-Kılıç H. 2009.Tomato spotted wilt virus in vegetable growing areas in the west mediterranean region of Turkey. African Journal of Biotechnology 8(18):4539-4541.
• Yılmaz, M.A., Baloğlu S., Özaslan M., Güldür M.E. 1995. GAP bölgesinde kültür bitkilerinde belirlenen virüsler. GAP Bölgesi Bitki Koruma Sorunları ve Çözüm Önerileri Sempozyumu, Şanlıurfa, s:241-250.
• Yürtmen M., Güldür ME., Yılmaz MA. 1999. Tomato spotted wilt virus on peppers in İçel province of Turkey. Petria, Giornale di Patologia Delle Plante 9(3):243-344.