Morphological Characterization of Common Bean Genotypes Collected from the Western Anatolia Region of Turkey

Abstract

Common bean genetic resources cannot be adequately evaluated in breeding studies in our country, thus the number of cultivars developed and production amount are not sufficient. Therefore, it is very crucial to reveal the richness of common bean genetic resources, and to use them for the developing new cultivars and an alternative agricultural system in the country. In the present study, common bean genotypes collected from Western Anatolia Region of Turkey in 2015-2016 were grown on the experimental farm of Bolu Abant Izzet Baysal University, during 2016 growing season. Genotypes were described in terms of 53 morphological characteristics according to the type identification criteria specified by IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute) & EU-CPVO (European Union Community Plant Variety Office) and VRSCC (Variety Registration and Seed Certification Center). It was determined that genotypes revealed significant differences in terms of qualitative and quantitative characteristics. As a result of the correlation analysis of the plant growth characteristics, it was determined that seed yield per plant was significantly correlated with plant height, number of pods per plant and number of seeds per pod. Result of Principal Component Analysis (PCA), 10 principal components axes were obtained from 53 morphological traits. These axes represented 68.59% of the total variation. Genotypes were divided in terms of growth patterns, pod features and yield characteristics in biplot analysis, which reveals genotype x trait relationship. As a consequence of cluster analysis, genotypes were divided into two main groups in terms of 53 morphological traits. It was observed that the most basic character in the separation of groups is the growth habit. It was thought that the data obtained from this study will serve as starting point for the near future breeding and genetic studies.

Keywords

• Breeding,characterization,Phaseolus vulgaris L.

Türkiye’nin Batı Anadolu Bölgesi’nden Toplanan Yerel Fasulye Genotiplerinin Morfolojik Karakterizasyonu

Öz

Ülkemizde fasulye genetik kaynakları, ıslah çalışmalarında yeterince değerlendirilemediğinden, geliştirilen çeşit sayısı ve üretim miktarı yeterli düzeyde değildir. Bu nedenle, ülkemizde fasulye gen kaynakları yönünden mevcut zenginliğin yapılacak araştırmalarla ortaya çıkarılması, bunların yeni çeşit geliştirme ve alternatif tarım sistemlerinde kullanılması oldukça önem taşımaktadır. Bu çalışmada, 2015-2016 yıllarında Türkiye’nin Batı Anadolu Bölgesi’ndeki farklı fasulye yetiştirme alanlarından toplanan yerel kuru fasulye genotipleri, 2016 yılı yetiştirme sezonunda Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi deneme alanında yetiştirilmiştir. Fasulye genotipleri, IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute) & EU-CPVO (European Union Community Plant Variety Office) ve TTSM (Tohumluk Tescil ve Sertifikasyon Merkezi) tarafından belirtilen çeşit tanımlama kriterlerine göre 53 morfolojik özellik yönünden tanımlanmıştır. Fasulye genotiplerinin kalitatif ve kantitatif özellikler bakımından belirgin farklılıklar gösterdiği belirlenmiştir. Bitki büyüme özelliklerine ait korelasyon analizi sonucunda tane verimi ile bitki boyu, bitkide bakla sayısı, baklada tane sayısı arasında anlamlı ve önemli düzeyde ilişkiler tespit edilmiştir. Temel Bileşen Analizi (TBA) sonucunda incelenen 53 özellik ile ilgili olarak birbirinden bağımsız 10 adet temel bileşen ekseni elde edilmiştir. Bu eksenlerin toplam varyasyonun %68.59’unu temsil ettiği belirlenmiştir. Genotip x özellik ilişkisini gösteren biplot analizinde; genotipler, büyüme şekilleri, bakla özellikleri ve verim özellikleri yönünden ayrılmıştır. Kümeleme analizi sonucunda fasulye genotiplerinin ele alınan 53 karakter yönünden iki ana gruba ayrıldığı tespit edilmiştir. Grupların ayrılmasındaki en temel karakterin büyüme formu olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmadan elde edilen verilerin, yakın gelecekte yapılacak ıslah ve genetik çalışmaların başlangıç noktasını oluşturacağı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Islah,karakterizasyon,Phaseolus vulgaris L.

References

1. Alkan, B. B. (2011). Çok Değişkenli İstatistiksel Yöntemlerde Biplot Tekniği. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
2. Anlarsal, A. E., Yücel, C., & Özveren, D. (2000). Çukurova koşullarında bazı fasulye (Phaseolus vulgaris L.) çeşitlerinde tane verimi ve verimle ilgili özellikler ile bu özellikler arası ilişkilerin saptanması. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 24, 19-29.
3. Anonim. (2001). T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı, Tohumluk Tescil ve Sertifikasyon Merkezi, Tarımsal Değerleri Ölçme Denemeleri Teknik Talimatı, Yemeklik Tane Baklagiller, https://www.tarimorman.gov.tr/BUGEM/TTSM/Belgeler/Tescil/Teknik%20Talimatlar/Yemeklik%20Tane%20Baklagiller/yemeklik%20tane%20baklagiller.pdf. Erişim tarihi: 15 Nisan 2015.
4. Aydoğan, C. (2017). İleri İspir kuru fasulye (Phaseolus vulgaris L.) hatlarında verim ve kalite çalışmaları. Yüksek Lisans Tezi, Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
5. Bitocchi, E., Bellucci, E., Giardini, A., Rau, D., Rodriguez, M., Biagetti, E., Santilocchi, R., Spagnoletti, Zeuli, P., Gioia, T., Logozzo, G., Attene, G., Nanni, L., & Papa, R. (2013). Molecular analysis of the parallel domestication of the common bean (Phaseolus vulgaris) in Mesoamerica and the Andes. New Phytologist, 197, 300-313.
6. Blair, M. W., Giraldo, M. C., Buendia, H. F., Tovar, E., Duque, M. C., & Beebe, S.E. (2006). Microsatellite marker diversity in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Theoretical Applied Genetics, 113, 100-109.
7. Bozoğlu, H. (1995). Kuru fasulyede (Phaseolus vulgaris L.) bazı tarımsal özelliklerin genotip x çevre interaksiyonu ve kalıtım derecelerinin belirlenmesi üzerine bir araştırma. Doktora Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
8. Ceylan, A., Öcal, N., & Akbulut, M. (2014). Genetic diversity among the Turkish common bean cultivars (Phaseolus vulgaris L.) as assessed by SRAP, POGP and cpSSR markers. Biochemical Systematics and Ecology, 54, 219-229.

9. Çancı, H. (2016). Fasulye (Phaseolus spp. L.) Mini- öz koleksiyonunun antalya koşullarında fenolojik, morfolojik ve tarımsal özelliklerinin belirlenmesi. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, 2, 26-32.
10. Çiftçi, V., Şensoy, S., & Kulaz, H. (2012). Doğu Anadolu’nun Güneyinde yetiştirilen fasulye gen kaynaklarının toplanması ve değerlendirilmesi, https://trdizin.gov.tr/publication/project/detail/TVRRNU56SXk= Erişim tarihi: 15 Nisan 2015.
11. Çiftçi, V., Şensoy, S., & Türkmen, Ö. (2009). Van-Gevaş’ta yaygın olarak yetiştirilen yalancı dermason fasulye populasyonunun seleksiyon yöntemiyle ıslahı, https://trdizin.gov.tr/publication/project/detail/T1RVNE9Uaz0= Erişim tarihi: 15 Nisan 2015.
12. Duran, L. A., Blair, M. W., Giraldo, M. C., Macchiavelli, R., Prophete, E., Nin, J.C., & Beaver, J. C. (2005). Morphological and molecular characterization of common bean landraces and cultivars from the Caribbean. Crop Science, 45, 1320-1328.
13. Düzdemir, O., & Akdağ, C. (2001). Türkiye kuru fasulye (Phaseolus vulguris L.) gen kaynaklarının karakterizasyonu: II. Verim ve diğer bazı özellikler. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 18, 101-105.
14. Elkoca, E., & Çınar, T. (2015). Bazı kuru fasulye (Phaseolus vulgaris L.) çeşit ve hatlarının Erzurum ekolojik koşullarına adaptasyonu, tarımsal ve kalite özellikleri. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 30, 141-153.
15. Kahraman, A., & Önder, M. (2009). Konya bölgesinde yetiştirilen kuru fasulye (Phaseolus vulgaris L.) genotiplerinde verim ve bazı verim öğelerinin belirlenmesi. Türkiye VIII. Tarla Bitkileri Kongresi, Hatay.
16. Kantar, F., Elkoca, E., Eken, C., & Dönmez, F. (2010). Kuzey Doğu Anadolu Bölgesi ve Çoruh Vadisi’nde yetiştirilen kuru fasulye gen kaynaklarının toplanması ve değerlendirilmesi, https://trdizin.gov.tr/publication/project/detail/TVRBeE56RXg= Erişim tarihi: 15 Nisan 2015.
17. Kwak, M., & Gepts, P. (2009). Structure of genetic diversity in the two major gene pools of common bean (Phaseolus vulgaris L., Fabaceae). Theoretical Applied Genetics, 118, 979-992.
18. Madakbaş, S. Y., Özcelik, H., & Ergin, M. (2006). Çarsamba Ovası’nda bodur taze fasulye populasyonlarından belirlenmis olan hatlar arasındaki farklılıkların belirlenmesi. Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 10, 71-77.
19. Madakbaş, S. Y., & Ergin, M. (2011). Morphological and phenological characterization of Turkish bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes and their present variation states. African Journal of Agricultural Research, 6, 6155-6166.
20. Marotti, I., Bonetti, A., Minelli, M., Catizone, P., & Dinelli, G. (2007). Characterization of some ıtalian common bean (Phaseolus vulgaris L.) landraces by RAPD, semi-random and ISSR molecular markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 54, 175-188.
21. Miklas, P. N., Kelly, J. D., Beebe, S. E., & Blair, M. W. (2006). Common bean breeding for resistance against biotic and abiotic stresses: from classical to MAS breeding. Euphytica, 147, 105-131.
22. Mohammadi, S. A., & Prasanna, B. M. (2003). Analysis of genetic diversity in crop plants- Salient statistical tools and considerations. Crop Science, 43, 1235-1248.
23. Nadeem, M. A., Habyarimana, E., Çiftçi, V., Nawaz, M. A., Karaköy, T., Comertpay, G., Shahid, M. Q., Hatipoğlu, R., Yeken, M. Z., Ali, F., Ercişli, S., Chung, G., & Baloch, F. S. (2018). Characterization of genetic diversity in Turkish common bean gene pool using phenotypic and whole-genome DArTseq-generated silicoDArT marker information. PloS one, 13, e0205363.
24. Oliveira, T. R. A., Gravina, G. A., Oliveira, G. H., Araujo, L. C., Araújo, K. C., Da Cruz, D. P., Do Amaral, Jr A. T., Vivas, M., & Daher, R. F. (2018). Multivariate analysis used as a tool to select snap bean (Phaseolus vulgaris L.) Genotypes. Australian Journal Crop Science, 12, 67-73.
25. Öztürk, H. I. (2018). Erzincan ilinde yaygın yetiştiriciliği yapılan barbunya ve taze fasulye (Phaseolus vulgaris L.) genotiplerinin seleksiyonu, morfolojik ve moleküler karakterizasyonu. Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum.
26. Pekşen, E., & Gülümser, A. (2005). Bazı Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) genotiplerinde verim ve verim unsurları arasındaki ilişkiler ve path analizi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 20, 82-87.
27. Rana, J. C., Sarma, T. R., Tyagi, R. K., Chahota, R. K., Gautam, N. K., Singh, M., Sharma, P. N., & Ojha, S. N. (2015). Characterization of 4274 accessions of common bean (Phaseolus vulgaris L.) germplasm conserved in the Indian gene bank for phenological, morphological and agricultural traits. Euphytica, 205, 441-457.
28. Sağlam, S. F. (2014). Samsun ili nebyan fasulyesi (Phaseolus vulgaris var. communis) populasyonlarının ıslahı. Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
29. Sözen, Ö. (2006). Artvin ili yerel fasulye (Phaseolus vulgaris L.) populasyonlarınınn toplanması tanımlanması ve morfolojik varyabilitesinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi,, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
30. Singh, R. J., Chung, G. H., & Nelson, R. L. (2007). Landmark research in legumes. Genome, 50, 525-537.
31. Welsh, J. R. (1990). Fundamentals of Plant Genetics and Breeding. John Wiley & Sons. Press, USA.
32. Yan, W., & Fregeau-Reid, J. (2018). Genotype by yield*trait (GYT) biplot: a novel approach for genotype selection based on multiple traits. Scientific Reports, 8, 8242. Yan, W., & Rajcan, I. (2002). Biplot analysis of test sites and trait relations of soybean in Ontario. Crop Science, 42, 11-20.
33. Yeken, M. Z. (2017). Türkiye’nin farklı bölgelerinden toplanan yerel fasulye genotiplerinin morfolojik karakterizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bolu.
34. Yeken, M. Z., Kantar, F., Çancı, H., Özer, G., & Çiftçi, V. (2018). Breeding of dry bean cultivars using Phaseolus vulgaris landraces in Turkey. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, 4(1), 45-54.