Moleküler Markörler Kullanılarak Kök-Ur Nematoduna ve Fusarium Solgunluğuna Dayanıklı Patlıcan (Solanum melongena L.) Islah Materyallerinin Geliştirilmesi

Abstract

Dünya genelinde patlıcan (Solanum melongena L.) üretimini sınırlayan en yıkıcı toprak kökenli patojenler arasında, kök ur nematodları (Meloidogyne spp.) ve Fusarium oxysporum f.sp. melongenae’nin neden olduğu Fusarium solgunluğu yer almaktadır. Bu nedenle, kalıcı hastalık direncine sahip çeşitlerin geliştirilmesi, modern patlıcan ıslahının temel hedeflerinden biri haline gelmiştir. Bu çalışma, bir patlıcan ıslah programı kapsamında geliştirilen 157 ileri F₃ ıslah hattında, ekonomik açıdan önemli bu iki patojene ilişkin direnç alellerinin moleküler belirteçler kullanılarak belirlenmesini amaçlamıştır. Fusarium solgunluğuna karşı direnç SCAR426 belirteci kullanılarak değerlendirilirken, kök ur nematodlarına karşı direnç Mi-1 direnç lokusu ile bağlantılı Rex CAPS belirteci ile analiz edilmiştir. SCAR426 belirteci ile başarılı bir şekilde analiz edilen 148 ıslah hattından 24’ünün (%16,22) homozigot dirençli (RR), 7’sinin (%4,73) heterozigot dirençli (Rr) ve 117’sinin (%79,05) homozigot duyarlı (rr) olduğu tespit edilmiştir. Rex CAPS belirteci analizinde altı ıslah hattından yorumlanabilir sonuç alınamamış; ancak başarılı bir şekilde değerlendirilen 151 hattın tamamı, kök ur nematodu direnci açısından homozigot dirençli (RR) genotipi taşımıştır. Bu bulgular, kök ur nematodlarına karşı direncin ıslah popülasyonunda etkin bir şekilde sabitlendiğini, Fusarium solgunluğuna karşı direncin ise sınırlı kaldığını ve ilave seleksiyon gerektirdiğini göstermektedir. Önemli bir husus olarak, her iki patojene karşı direnç alellerini taşıyan ıslah hatları belirlenmiş; böylece gen piramitleme ve belirteç destekli seleksiyon çalışmaları için değerli ebeveyn materyalleri sağlanmıştır. Tespit edilen dirençli hatlar, çoklu hastalık direncine sahip patlıcan çeşitlerinin geliştirilmesi adına önemli genetik kaynakları temsil etmekte olup, sürdürülebilir patlıcan üretimi ve çevreye duyarlı ıslah stratejilerini desteklemek amacıyla fenotipik taramalarla doğrulanacaktır.

Keywords

• Fusarium oxysporum f.sp. melongenae
• Meloidogyne spp.
• Mi-1 (Rex)
• SCAR426
• Patlıcan

Development of Eggplant (Solanum melongena L.) Breeding Lines Resistant to Root-Knot Nematode and Fusarium Wilt Using Molecular Markers

Abstract

Root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) and Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f.sp. melongenae are among the most destructive soil-borne pathogens limiting eggplant (Solanum melongena L.) production worldwide. The development of cultivars with durable disease resistance has therefore become a major objective of modern eggplant breeding. This study aimed to identify resistance alleles associated with these two economically important pathogens using molecular markers in 157 advanced F₃ breeding lines developed within an eggplant breeding program. Resistance to Fusarium wilt was evaluated using the SCAR426 marker, whereas resistance to root-knot nematodes was assessed with the Rex CAPS marker linked to the Mi-1 resistance locus. Among the 148 breeding lines successfully analyzed with the SCAR426 marker, 24 (16.22%) were identified as homozygous resistant (RR), 7 (4.73%) as heterozygous resistant (Rr), and 117 (79.05%) as homozygous susceptible (rr). In the Rex CAPS marker analysis, six breeding lines produced no interpretable results; however, all 151 successfully evaluated lines carried the homozygous resistant (RR) genotype for root-knot nematode resistance. These findings indicate that resistance to root-knot nematodes has been effectively fixed within the breeding population, whereas resistance to Fusarium wilt remains limited and requires further selection. Importantly, breeding lines carrying resistance alleles to both pathogens were identified, providing valuable parental materials for gene pyramiding and marker-assisted selection. The identified resistant lines represent important genetic resources for the development of eggplant cultivars with multiple disease resistance and will be further validated through phenotypic screening to support sustainable eggplant production and environmentally responsible breeding strategies.

Keywords

• Fusarium oxysporum f.sp. melongenae
• Meloidogyne spp.
• Mi-1 (Rex)
• SCAR426
• Eggplant

References

1. Altınok, H. H. (2005). First report of Fusarium wilt of eggplant caused by Fusarium oxysporum f. sp. melongenae in Turkey. Plant Pathology, 54 (4), 577. Doi:10.1111/j.1365-3059.2005.01198.x
2. Cho, W. D., & Shin, H. D. (2004). List of plant diseases in Korea (4th ed.). Korean Society of Plant Pathology, pp. 779.
3. Collard, B. CY & Mackill, D.J. (2007). Marker-assisted selection: an approach for precision plant breeding in the twenty-first century. Philosophical Transactions B, 363 (1491):557-72 Doi:10.1098/rstb.2007.2170
4. Doyle, J. J., & Doyle, J. L. (1990). Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus, 12 (1), 13–15.
5. Frary, A., Doganlar, S., & Daunay, M. C. (2007). Eggplant. In Vegetables (pp. 287-313). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg.
6. Gisbert, C., Prohens, J., Raigon, M. D., Stommel, J. R., & Nuez, F. (2011). Eggplant relatives as sources of variation for developing new rootstocks: Effects of grafting on eggplant yield and fruit apparent quality and composition. Scientia Horticulturae, 128 (1), 14-22. Doi:10.1016/j.scienta.2010.12.007
7. Gullino, M. L., Minuto, A., & Garibaldi, A. (2002). Soil fumigation with chloropicrin in Italy: Experimental results on melon, eggplant and tomato. Mededelingen Faculteit Landbouwwetenschappen Rijksuniversiteit Gent, 67, 171–180. Doi:10.2307/4135449
8. Hoogstraten J., Gerardus J. & Braun C. J III. 2005. Methods for coupling resistance alleles in tomato. US patent 20050278804.

9. Lee, J. M., Kubota, C., Tsao, S. J., Bie, Z., Hoyos Echevarria, P., Morra, L., & Oda, M. (2015).Molecular markers for selecting diverse disease resistances in tomato breeding. Plant Breeding and Biotechnology, 3(4), 308–322. Doi:10.9787/PBB.2015.3.4.308
10. Matuo, T., & Ishigami, K. (1958). On the wilt of Solanum melongena L. and its causal fungus Fusarium oxysporum f. sp. Melongenae. Annals of the Phytopathological Society of Japan, 23(4), 189–192.
11. Miyatake, K., Saito, T., Negoro, S., Yamaguchi, H., Nunome, T., Ohyama, A., & Fukuoka, H. (2016). Detailed mapping of a resistance locus against Fusarium wilt in cultivated eggplant (Solanum melongena). Theoretical and Applied Genetics, 129 (2), 357–367. Doi:10.1007/s00122-015-2638-7
12. Moens, M., Perry, R. N., & Starr, J. L. (2009). Meloidogyne species-a diverse group of novel and important plant parasites. In Root-Knot Nematodes (pp. 1-17). Wallingford UK: CABI. Doi:10.1079/9781845934927.0001
13. Mutlu, N., Boyaci, H. F., Göçmen, M., & Abak, K. (2008). Development of SRAP, SRAP-RGA, RAPD and SCAR markers linked with a Fusarium wilt resistance gene in eggplant. Theoretical and Applied Genetics, 117(8), 1303–1312. Doi:10.1007/s00122-008-0864-6
14. Öçal, S., & Devran, Z. (2019). Response of eggplant genotypes to avirulent and virulent populations of Meloidogyne incognita (Kofoid & White, 1919) Chitwood, 1949 (Tylenchida: Meloidogynidae). Turkish Journal of Entomology, 43 (3), 287-300. Doi:10.16970/entoted.562208
15. Plazas, M., Prohens, J., Cuñat, A. N., Vilanova, S., Gramazio, P., Herraiz, F. J., & Andújar, I. (2014). Reducing Capacity, Chlorogenic Acid Content and Biological Activity in a Collection of Scarlet (Solanum aethiopicum) and Gboma (S. macrocarpon) Eggplants. International Journal of Molecular Sciences, 15 (10), 17221-17241. Doi:10.3390/ijms151017221
16. Rivard, CL., & Louws, FJ. (2008). Grafting to manage soilborne diseases in heirloom tomato production. HortScience, 43 (7): 2104–11. Doi:10.21273/HORTSCI.43.7.2104.
17. Rotino, G. L., Rizza, F., Mennella, G., Tacconi, M. G., Alberti, P., D'Alessandro, A., Acciarri, N., & Toppino, L. (2004). Production and utilization of sexual double hybrids between the somatic hybrids S. melongena (+) S. integrifolium and S. melongena (+) S. aethiopicum group gilo. In Proceedings of the XIIth EUCARPIA Meeting on Genetics and Breeding of Capsicum and Eggplant (pp. 17–19).
18. Sarnaik, R., Shelake, J., & and Waghmare, M. (2025). Fusarium wilt of brinjal: impact, pathogenicity and sustainable management strategies. Discover Plants, 2:244. Doi:10.1007/s44372-025-00331-z
19. Stommel, J. R., Whitaker, B. D., Haynes, K. G., & Prohens, J. (2015). Genotype× environment interactions in eggplant for fruit phenolic acid content. Euphytica, 205 (3), 823-836. Doi:10.1007/s10681-015-1415-2
20. Williamson, V. M., Ho, J. Y., Wu, F. F., Miller, N., & Kaloshian, I. (1994). A PCR-based marker tightly linked to the nematode resistance gene, Mi, in tomato. Theoretical and Applied Genetics, 87 (7), 757–763. Doi:10.1007/BF00221126
21. Yücel, S. (1994). Akdeniz Bölgesi örtü altı sebze alanlarında görülen fungal hastalıklar. Bitki Koruma Bülteni, 34 (1–2).