Characterisation of Genetic Resources of Perennial Forage Grasses by Using Flow Cytometry

Year 2016, Volume: 25 Issue: ÖZEL SAYI-2, 7 - 12, 31.12.2016

Gülsemin Savaş Tuna , Hüseyin Keleş Damla Göçmen Vesile Güleryüz İlker Nizam Evren Cabi Ayşe Yazıcı Şerafettin Çakal Metin Tuna

https://doi.org/10.21566/tarbitderg.281591

Cited By: 5

Abstract

Taxonomic identification of perennial
forage grasses is a difficult task due to their morphological similarities,
ability to form interspecific hybrids by crossbreeding and natural variation.
Additionally, polyploidy is very common in those species and there are
individuals with different chromosome numbers within the same species.
Therefore, it is necessary to identify plants taxonomically and determine their
ploidy levels before using them in basic scientific research and plant breeding
projects. Otherwise, the problems such as genetic incompatibility and sterility
that may occur during the crossings can cause waste of limited resources of the
researchers such as labour, time and money. In this study, nuclear DNA contents
of 169 populations of the forage grasses (Festuca sp, Koeleria sp
and Agropyron sp) collected from mountainous areas of Eastern Anatolia
Region to use in breeding programmes were determined for the first time using
flow cytometry and the information obtained from nuclear DNA content analysis
was used to determine the ploidy levels and purity of the populations.
According to the results of the study, ploidy levels of Festuca populations varied between diploid and octoploid (2n=14,
28, 42, and 56) while ploidy levels varied between diploid (2n=14) and
tetraploid (2n=28) in Koeleria
populations. In addition, some populations were not pure and included plants
with different ploidy levels. All Agropyron
populations analysed in the study were diploid (2n=14). All populations
analysed in the study were taxonomically identified and named with the help of
nuclear DNA analysis.

Keywords

Festuca spp., Koeleria spp., Agropyron spp., flow cytometry

Flow Sitometri ile Çok Yıllık Buğdaygil Yem Bitkisi Genetik Kaynaklarının Karakterizasyonu

Abstract

Çok yıllık buğdaygil yem bitkisi
türlerinin morfolojik olarak birbirlerine çok benzemeleri, aralarında kolayca
melezlenerek hibrit türler oluşturabilmeleri ve doğal varyasyon sebebiyle
teşhislerinde ciddi sorunlar yaşanmaktadır. Buna ilave olarak bu türlerde
polyploidi çok yaygındır ve aynı türün dahi farklı kromozom sayılarına sahip
formları mevcuttur. Bundan dolayı çok yıllık buğdaygil türlerine ait genetik
kaynakların bilimsel araştırma ve ıslah çalışmalarında kullanılmadan önce tür
teşhislerinin doğru bir şekilde yapılarak ploidi düzeylerinin belirlenmesi
zorunludur. Aksi taktirde yapılacak olan melezlemelerde ortaya çıkabilecek
genetik uyuşmazlık ve kısırlık gibi sorunlar araştırıcıların zaten kıt olan
emek, zaman ve maddi kaynaklarının heba
olmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada, ıslah programlarında kullanmak
amacıyla Doğu Anadolu Bölgesi dağlık bölgelerinden toplanmış olan 169 buğdaygil
yem bitkisi popülasyonunun (Festuca sp., Koeleria sp. ve Agropyron
sp.) çekirdek DNA içerikleri flow sitometri yöntemi ile ilk defa
belirlenmiş ve popülasyonların ploidi düzeyi ile safiyetlerinin belirlenmesinde
kullanılmıştır. Yapılan çekirdek DNA analizi sonuçlarına göre Festuca popülasyonlarında ploidy düzeyi
diploid ile octoploid (2n=14, 28, 42, ve 56) arasında değişirken Koeleria popülasyonlarında diploid (2n=14)
ile tetraploid (2n=28) arasında değiştiği belirlenmiştir. Bununla birlikte bazı
popülasyonların ise saf olmayıp farklı ploidy düzeyine sahip bitkilerden
oluştuğu saptanmıştır. Çalışmada incelenen tüm Agropyron popülasyonlarının ise diploid (2n=14) olduğu
belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan tüm popülasyonlar çekirdek DNA analiz
sonuçlarınında yardımıyla taksonomik olarak teşhis edilmiş ve
isimlendirilmiştir.

Keywords

Festuca spp., Koeleria spp., Agropyron spp., flow sitometri

References

• Bennett M.D. and Smith J.B., 1976. Nuclear DNA amounts in angiosperms. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B., 274:227-276
• Bennett M.D. and Leitch I.J., 1995. Nuclear DNA amounts in angiosperms. Ann. Bot., 76:113-176
• Brummer E.C., Cazcarro P.M. and Luth D., 1999. Ploidy determination of alfalfa germplasm accessions using flow cytometry. Crop Sci., 39:1202-1207
• Davis P.H., 1985. Flora of Turkey and the East Aegean Islands. – Pp:.? in Davis PH (ed.), Flora of Turkey and the East Aegean Islands 9. - Edinburgh: Edinburgh University
• Heslop-Harrison J.S., 1995. Flow cytometry and genome analysis. Probe, 5:14-17
• Karp A., 1991. Cytological techniques. (Ed: K. Lindsey), Plant Tissue Culture Manual. Kluwer, Dordrecht, the Netherlands. P. C4:1-13
• Lu K., Kaepler S.M., Vogel K.P., Arumuganathan K. and Lee D.J., 1998. Nuclear DNA content and chromosome numbers in switchgrass. Great Plains Research 8 (Fall 1998): 269-80
• Ohri D., 1998. Genome size variation and plant systematics. Ann. Bot., 82 : 750-812
• Pecinka A., Suchankova P., Lysak M.A., Travnicek B. and Dolezel J., 2006. Nuclear DNA content variation among Central European Koeleria taxa. Annals of Botany, 98:117-122
• Rayburn A.L., Auger J.A., Benzinger E.A. and Hepburn A.G., 1989. Detection of intraspecific DNA content variation in Zea mays L. by flow cytometry. J. Exp. Bot., 40:1179-1183
• Rees H. and Walter M.R., 1965. Nuclear DNA and the evolution of wheat. Heredity, 20:73-82
• Smarda P., Bures P., Horova L., Foggi B. and Graziano R., 2008. Genome size and GC content evolution of festuca: ancestral expansion and subsequent reduction. Annals of Botany, 101: 421–433
• Tuna M., Vogel K.P., Arumunagathan K. and Gill K.S., 2001. DNA contents and ploidy determination of bromegrass germplasm accessions by flow cytometer. Crop Science, 41:1629-1634
• Tuna M., Deepak K.K., Shresta M.K., Arumuganathan K. and Golan-Goldhirsh A., 2004. Characterization of Dactylis polpulations collected from natural ranges of Thrace Region of Turkey based on ploidy and RAPD analysis. Euphytica, 135: 39-46
• Tuna M., Vogel K.P. and Arumuganathan K., 2006. Cytogenetic and nuclear DNA conent characterization of diploid Bromus erectus and Bromus variegatus”. Crop Science, 46: 637-641.
• Vogel P.K., Arumuganathan K. and Jensen K.B., 1999. Nuclear DNA content of perennial grasses of the Triticeae. Crop Sci., 39:661-667