Determination of the genetic distances of maize inbred lines

Abstract

Crossing of genetically different maize materials is regarded as one of the basic conditions for high level heterosis. The objectives of this study were to identify the genetic distances of maize inbred lines with the SSR markers, to assign lines to the heterotic groups and to obtain data for crossing programs for future studies. In the study, twenty maize inbred lines which were dent, semi dent, flint and semi flint types both developed in Turkey and in abroad were used. In the research, 21 SSR markers were used and a total of 51 alleles were produced. Average of 2.42 alleles was found per mean SSR locus. Polymorphism information content (PIC) values ​​ranged from 0.15 to 0.92. As a result of the data analysis, four main and eight sub-groups were formed according to the unweighted pair group method with arithmetic mean method. It was understood that the inbreds were belong to Lancaster, Stiff- Stalk, Tropical and unrelated genetic background. Molecular characterization shows that lines have wide genetic diversity.

 

Keywords

• Maize,Heterotic groups,Molecular markers,Breeding

Kendilenmiş Mısır Hatlarının Genetik Uzaklıklarının Belirlenmesi

Abstract

Mısırda farklı genetik tabanlı materyallerin birbirleri ile melezlenmesi, yüksek düzeyde heterosis için temel koşullardan biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmanın amacı, mısır hatlarının genetik uzaklıklarını SSR markırları yardımı ile tespit etmek, heterotik grupları bilinmeyen hatları heterotik gruplarına ayırmak, gelecek dönem melezleme programları için veri elde etmektir. Çalışmada at dişi, sert ve her iki tane tipinde varyasyona sahip, yurt içinde ve yurt dışında ıslah edilmiş 20 adet mısır hattı kullanılmıştır. Araştırmada, 21 adet SSR markırı kullanılmış ve toplam 51 adet allel üretilmiştir. Ortalama SSR lokusu başına 2.42 allel saptanmıştır. Çalışmada polimorfizm bilgi içeriği (PIC) değerleri 0.15 ile 0.92 arasında değişmiştir. Veri analizleri sonucunda tartısız eşli grup metoduna göre dört ana ve sekiz alt küme oluşmuştur. Yapılan analizler ile hatların Lancaster, Stiff-Stalk, Tropikal kökenli ve net olarak tanımlanmayan genetik geçmişe sahip olduğu anlaşılmıştır. Moleküler karakterizasyon ile hatların farklı heterotik gruplardan geldiği ortaya konmuştur.

Keywords

• Mısır,heterotik grup,moleküler markırlar,ıslah

References

1. Cömertpay, A. (2008). Yerel mısır populasyonlarının morfolojik ve DNA moleküler işaretleyicilerinden SSR tekniği ile karakterizasyonu. Çukorova Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Doktora Tezi, Adana.
2. Crow, J.F., (1948). Alternative hypotheses of hybrid vigor. Genetics, 33 (5): 477-487.
3. Dice, L. R. (1945). Measures of the amount of ecologic association between species. Ecology 26 (3):297–302.
4. Doyle, J.J. & Doyle, J.L., (1987). A Rapid DNA Isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem Bulletin, 19,11-15.
5. East, E. M., (1908). Inbreeding in corn. Report of the Connecticut Agricultural Experiment Station, pp. 419–428.
6. Erdal, Ş., Pamukçu, M. & Savur, O. (2011). Yeni mısır (Zea mays L.) germplasm kaynaklarında karakterizasyon ve Cluster analizi. Türkiye IV. Tohumculuk Kongresi. Cilt.2, 312-317.
7. Hallauer, A.R. & Carena, M.J., (2009). Maize breeding. In handbook of Plant Breeding: Cereals, M.J. Carena (ed). 3-98, Springer, New York, NY.
8. Hallauer, A.R. & Miranda, J.B., (1981). Quantitative genetics in maize breeding. Iowa State University Press, Ames, USA.

9. Hallauer, A.R., Miranda, J.B. & Carena, M.J., (2010). Quantitative genetics in maize breeding. 3rd ed., Springer, New York, 663p.
10. Jonah, P.M., Bello, L.L., Lucky, O., Midau, A. & Moruppa, S.M., (2011). The ımportance of molecular markers in plant breeding programmes. Global Journal of Science Frontier Research, 11(5), 5-12.
11. Kostova, A., Todorovska, E., Christov, N., Sevov, V. & Atanassov, A.I., (2006). Molecular Characterization of Bulgarian Maize Germplasm Collection via SSR Markers. Biotechnol. & Biotechnol. Eq. 20 (2), 29-36.
12. Kozhukhova, N. E. & Sivolap, Y.U. M., (2004). Identification and Registration of maize genotypes with the use of molecular markers. Russian Journal of Genetics, Vol. 40, No. 1, 2004, pp. 49–55. Translated from Genetika, Vol. 40, No. 1, pp. 59–66.
13. Laborda, P.R., Oliveira, K.M, Garcia, A.A.F., Paterniani, M.E.A.G.Z. & Souza, A.P., (2005). Tropical maize germplasm: what can we say about its genetic diversity in the light of molecular markers? Theoretical and Applied Genetics,111 (7): 1288-1299.
14. Mikel, M.A., (2006). Availability and Analysis of proprietary dent corn inbred lines with expired U.S. Plant Variety Protection. Crop Science, 46 (6):2555-2560.
15. Mikel, M.A. & Dudley, J.W., (2006). Evalution of North American dent corn from public to proprietary germplasm. Crop Science. 46 (3):1193-1205.
16. Nelson, P.T., Coles, N.D., Holland, J.B., Bubeck, D.B., Smith, S. & Goodman, M.M. (2008). Molecular characterization of maize inbreds with expired U.S. Plant Variety Protection. Crop Science. 48 (5): 1673-1685.
17. Okumuş, A., Öz, A., Mercan, L. & Kapar, H. (2009). Kendilenmiş At Dişi Mısır Hatlarında Moleküler Genetik Analiz (SSR) Yöntemi İle Yüksek Verimli Muhtemel Hibrit Anaçlarının Belirlenmesi. TÜBİTAK, TOVAG-105O504 Nolu Proje Raporu. Samsun.
18. Powel, W., Morgante, M., Andre, C., Hanafey, M., Vogel, J., Tingey, S. & Rafalski, A. (1996a). The Comparison of RFLP, RAPD, AFLP and SSR (microsatellite) markers for germplasm analysis. Molecular Breeding 2 (3): 225-238
19. Powell, W., G.C. Machray, ve J. Provan., (1996b). Polymorphism revealed by simple sequence repeats. Trends in Plant Science, 1 (7): 215-221.
20. Rohlf, F. J., (1993). NTSYS-pc. version 1.X0. Excter Software: Setaukct, New York
21. Shiri, M., (2011). Identification of Informative Simple Sequence Repeat (SSR) Markers for Drought Tolerance In Maize. African Journal of Biotechnology, 10 (73): 16414-16420.
22. Shull, G.H. (1908). The composition of field maize. Report of the American Breeders Association. 4, 296-301.
23. Shull, G.H. (1911). The Genotypes of maize. The Amerikan Naturalist. 45 (532): 234-252.
24. Shull, G.H. (1914). Duplicate genes for capsule form in bursa bursa-pastoris. Z.Ver-erbungslehre 12: 97. https://doi.org/10.1007/BF01837282
25. Tan. Ş.A., (2005). Heterosis ve kombinasyon gücü, teori ve pratik. Bitki ıslahında istatistik ve genetik metodlar. Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Yayın No,121, 33-71s.
26. Warburton, L.M., Xianchun, X., Crossa, J., Franko, J., Melchinger, A.E.,Frisch, M., Bohn, & M.,Hoisington, D. (2002). Genetic Characterization of CIMMYT Inbred maize lines and open pollinated populations using large scale fingerprinting methods. Crop Science. 42 (6):, 1832–1840.