Genetic Characterization of Sainfoin (Onobrychis viciifolia) Varieties and Populations Using Microsatellite Markers

Abstract

The sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.), which is widely grown in our country especially in the Central and Eastern Anatolian

regions, is used for animal feed, improving the structure of soil and nectar source for bees. In this study, genetic structure of two

cultivars (Özerbey and Lütfübey) and three populations (Pleven, Kırşehir-1 and Kırşehir-2) were investigated using 10 SSR loci.

All of the SSR loci used in the study were polymorphic. A total of 68 alleles were identified in 91 samples analyzed. Genetic

diversity parameters such as; mean number of alleles per locus (Na=1.365), effective allele number (Ne=1.348), Shannon

information index (I=0.322), Nei’s genetic diversity level (h=0.210), and Nei’s unbiased genetic diversity level (uh=0.222)

were calculated. It was observed that the genetic diversity of the populations was mainly due to within population variation

(92%) and the remaining portion was due to variation between populations (8%). According to the UPGMA dendrogram

obtained from the study, Özerbey and Lütfübey occurred in one cluster, Pleven and Kırşehir-2 populations occurred in the

second cluster. The results obtained from this study provided important information on the genetic structure of the studied

sainfoin populations.

Keywords

• Fabaceae,Genetic diversity,Molecular markers,Onobrychis viciifolia,SSR

Bazı Korunga (Onobrychis viciifolia) Çeşit ve Popülasyonlarının Mikrosatellit Belirteçleri Kullanılarak Genetik Karakterizasyonu

Abstract

Ülkemizin özellikle İç ve Doğu Anadolu bölgelerinde yaygın bir şekilde yetiştiriciliği yapılan korunga (Onobrychis viciifolia

Scop.) hayvan beslenmesinde, toprak yapısını iyileştirmede ve arılar için nektar kaynağı olarak önemli bir baklagildir. Bu

çalışmada ülkemizin tescilli çeşitleri Özerbey ve Lütfübey’de, Kırşehir bölgesinden elde edilmiş iki yerel populasyonda

(Kırşehir-1, Kırşehir-2) ve Bulgaristan’a ait Pleven populasyonunda 10 SSR lokusu kullanılarak çeşit ve populasyonların

genetik yapısı incelenmiştir. Çalışmada kullanılan 10 SSR lokusunun tamamı polimorfik olarak saptanmıştır. Analiz edilen

91 örnekte toplam 68 allel tespit edilmiştir. Genetik çeşitlilik parametrelerinden, lokus başına düşen ortalama allel sayısı

(Na=1.365), etkili allel sayısı (Ne=1.348), Shannon Sabiti (I=0.322), Nei’nin genetik çeşitlilik değeri (h=0.210) ve Nei’nin

tarafsız çeşitlilik değeri (uh=0.222) hesaplanmıştır. Populasyonların genetik çeşitliliğinin büyük oranda (%92) populasyon

içerisinde olduğu, populasyonlar arası çeşitliliğin ise çok düşük olduğu (%8) gözlenmiştir. Çalışma sonucunda elde edilen

UPGMA dendrogramına göre birbirine yakın bulunan Özerbey ve Lütfübey bir grup, Pleven ve Kırşehir-2 ayrı bir grup olarak

belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar türün genetik yapısı hakkında önemli bilgiler vermiştir.

Keywords

• Baklagiller,Genetik çeşitlilik,Moleküler belirteçler,Onobrychis viciifolia,SSR

References

1. Zarrabian, M., Majidi, M.M. 2015. Genetic diversity and relationships within and among Onobrychis species using molecular markers. Turkish Journal of Botany. 39: 681-692.
2. Healey, A., Furtado, A., Cooper, T., Henry, R.J. 2014. Protocol: a simple method for extracting next-generation sequencing quality genomic DNA from recalcitrant plant species. Plant Methods. 10: 21.
3. Zarrabian, M., Majidi, M.M., Ehtemam, M.H. 2013. Genetic diversity in a worldwide collection of sainfoin using morphological,anatomical, and molecular markers. Crop Science. 53: 2483-2496.
4. Aktoklu, M. 1995. Türkiye’de Yetişen Onobrychis Miller (Fabaceae) Türlerinin Revizyonu. Doktora Tezi, İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Ens., Biyoloji Anabilim Dalı, 134 s.
5. Avcı, S., İlhan, E., Erayman, M., Sancak, C. 2014. Analysis of Onobrychis genetic diversity using ssr markers from related legume species. The Journal of Animal & Plant Sciences. 24(2): 556-566.
6. Bhattarai, S. 2017. Characterization of diverse germplasm of sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) using agro-morphological traits and aflp molecular markers. Thesis Degree of Master of Science, Department of Plant Science, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada.
7. Botstein, D., White, R.L., Skolnick, K., Davis, R.W. 1980. Construction of a Genetic Linkage Map in Man Using Restriction Fragment Length Polymorphism. American Journal of Human Genetics. 32: 314-331.
8. Carbonero, C.H. 2011. Sainfoin (Onobrychis viciifolia), a forage legume with great potential for sustainable agriculture, an insight on its morphological, agronomical, cytological and genetic characterisation. Doctor of Philosophy Thesis, Faculty of Life Sciences, Manchaster, United Kindom.

9. Demdoum, S., Munoz, F., Delgado, I., Valderrabano, J., Wunsch, A. 2012. EST-SSR cross amplification and genetic similarity in Onobrychis genus. Genetic Resources and Crop Evolution. 59: 253-260.
10. Doyle, J.J., Doyle, J.I. 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 12: 13-15.
11. Peakall, R., Smouse, P.E. 2006. GENALEX 6: Genetic analysis in excel. population genetic software for teaching and research. Molecular Ecology Notes. 6: 288-295.
12. Elçi, Ş. 2005. Baklagil ve Buğdaygil Yem Bitkileri, T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı, s. 223-257, Ankara.
13. Hejrankesh, N., Haghighi, A.R., Mousavizadeh, S.A., Rashidi, V. 2014. Evaluation of genetic diversity of sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) landraces using RAPD markers. Journal of Current Research in Science. 2: 739-748.
14. Kempf, K., Mora-Ortiz, M., Smith, M.J., Kölliker, R., Skot, L. 2016. Characterization of novel ssr markers in diverse sainfoin (Onobrychis viciifolia) germplazm. BMC Genetics. 17: 124.
15. Nei, M. 1987. Molecular evalutionary genetics. Columbia University Press, New York. 512 p.
16. Nosrati, H., Feizi, M.A.H., Tarrah, S.S., Haghighi, A.R. 2012. Population genetic variation in sainfoin (Fabaceae) revealed by RAPD markers. Analele Universităţii din Oradea - Fascicula Biologie. 1: 11-16.
17. Nosrati, H., Feizi, M.A.H., Latifian, F., Haghighi, A.R. 2016. Eco-Geographical variations of ISSRS among populations of Onobrychis viciifolia (Sainfoin, Fabacae). Analele Universităţii din Oradea, Fascicula Biologie. 2: 62-66.
18. Özalp, T., Temel, O. 2016. Artvin’in Şavşat İlçesinde Yetiştirilen Korunga (Onobrychis viciifolia Scop.) Yem Bitkisinin Kalitesi ve Verimi Üzerine Yükseltinin ve Bazı Toprak Özelliklerinin Etkisi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi. 31: 106-116.
19. Özbek, H. 2011. Korunga (Onobrychis viciifolia SCOP.): Önemli Bir Arı Bitkisi. Uludağ Arıcılık Dergisi. 11(2): 51-62.
20. Özkan, U., Demirbağ, S. 2016. Türkiye’de kaliteli kaba yem kaynaklarını mevcut durumu. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi. 9(1): 23-27.
21. Açıkgöz, E. 2001. Yem Bitkileri. Uludağ Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Bölümü, 83-94 s., Bursa.
22. Rasouli, M., Jaferi, A.A., Tabaei-Aghdaei, S.R., Shanjani, P.S., Darvish, F. 2013. Assesment of genetic variability of 36 populations of sainfoin (Onobrychis sativa) based on RAPD markers. International Journal of Biosciences. 3(10):15-26.
23. Roldan-Ruiz, I., Dendauw, J., Van Bockstaele, E., Depicker, A., De Loose, M. 2000. AFLP markers reveal high polymorphic rates in rygrasses (Lolium spp.). Molecular Breeding. 6: 125-134.
24. Schuelke, M. 2000. An economic method for the fluorescent labeling of PCR fragments. Nature Biotechnology. 18: 233-234.
25. Sneath, P.H.A., Sokal, R.R. 1973. Numerical taxonomy: the principles and practice of numerical classification. W.H. Freeman and Co., San Francisco 573 pp.
26. Souza, H.A.V., Muller, L.A.C., Brandão, R.L., Lovato, M.B. 2012. Isolation of high quality and polysaccharide-free DNA from leaves of Dimorphandra mollis (leguminosae), A Tree From The Brazilian Cerrado. Genetics and Molecular Research. 11(1): 756-764.
27. Tamura, K., Stecher, G., Peterson, D., Filipski, A., Kumar, S. 2013. MEGA6: molecular evolutionary genetics analysis version 6.0. Molecular Biology and Evolution. 30(12): 2725-2729.
28. Tosun, F. 1992. Bitki Yetiştiriciliğinin Fizyolojik Esasları. OMÜ Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü Ders Notları No:5, 244 s, Samsun.