Genetic characterization of economically important olive (Olea Europaea L.) cultivars using SSR markers

Year 2021, Volume: 58 Issue: 1, 47 - 54, 31.03.2021

Hadiye Selçuk , Yaşar Karakurt

https://doi.org/10.20289/zfdergi.658131

Abstract

Objective: In this study, it is aimed to determine the differences among olive cultivars by using SSR technique among molecular marker techniques.
Material and Methods:The olive seedlings obtained from the local seedlings production firms were used for the molecular analysis. For this purpose, the leaf samples of olive cultivars were taken under suitable conditions and the molecular analyzes were carried out at the laboratory of the Agricultural Biotechnology department, The Collage of Agriculture, Isparta University of Applied Sciences.
Results:As a result of the analyses with SSR markers, two main groups emerged between olive cultivars according to the UPGMA method and they demonstrated 70% similarity. The first main group consisted of 3 sub-groups. While ‘Gemlik’, ‘Domat’ and ‘Kalamata’ formed the first sub-group, ‘Ayvalık’ and ‘Arbequina’ were in the second sub-group, and ‘Sarı ulak’ was in the third sub-group. The second main group was divided into 2 sub-groups. While the first sub-group contained ‘Yamalak sarısı’ and ‘Manzanilla’, the second sub-group had ‘Memecik’. The total and specific numbers of alleles were determined as 113 and 44, respectively, and the band sizes ranged from 180 to 297 bp. Polymorphic information content (PBI) changed between 0.515 and 0.83.
Conclusion:The results obtained could be used in the characterization of the olive genotypes, in choosing the suitable parents in breeding programs, in the determination of the distibution areas of olive genotypes and in the comparison of genetic collections of olive. 

Keywords

Marker, Similarity, , Molecular Characterization, UPGMA

Ekonomik öneme sahip zeytin (Olea Europaea L.) çeşitlerinin SSR yöntemiyle genetik karakterizasyonu

Abstract

Amaç: Bu çalışmada moleküler markörlerden SSR tekniği kullanılarak zeytin çeşitleri arasındaki farklılıkların ortaya konulması amaçlanmıştır.
Materya ve Yöntem: Çalışma kapsamında yerel fidan yetiştirme firmalarından temin edilen zeytin fidanları moleküler analizler için kullanılmıştır. Bu amaçla zeytin çeşitlerine ait numuneler uygun koşullarda alındıktan sonra Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Biyoteknoloji Laboratuvarında moleküler analizleri gerçekleştirilmiştir.
Araştırma Bulguları: SSR markörleri ile yapılan analizler sonucunda UPGMA metoduna göre zeytin çeşitleri arasında yapılan analizde iki ana grup ve %70 benzerlik ortaya çıkmıştır. İlk ana grup kendi içinde 3 alt gruptan meydana gelmiştir. İlk grupta ‘Gemlik’, ‘Domat’ ile ‘Kalamata’, ikinci grupta ‘Ayvalık’, ‘Arbequina’ ile ‘Çekişte’ ve üçüncü grupta ‘Sarı ulak’ yer almıştır. İkinci ana grup 2 alt gruba ayrılmıştır. İlk alt grubu ‘Yamalak sarısı’ ve ‘Manzanilla’ oluştururken, ikinci alt grupta ‘Memecik’ yer almıştır. Toplam allel sayısının 113, spesifik allel sayısının 44 adet olduğu ve bant büyüklüğünün ise 180 ile 297 bp arasında değiştiği belirlenmiştir. Polimorfik bilgi içeriği (PBİ) 0,515 ile 0,83 arasında değişim göstermiştir.
Sonuç: Türkiye’de zeytin türüne ait SSR bulguları, bölgede bundan sonraki ıslah çalışmalarına ebeveyn seçiminde bir basamak oluşturmada, zeytin genotiplerinin yayılma alanlarının belirlenmesinde, genetik koleksiyonların karşılaştırılmasında ve zeytin genotiplerinin karakterizasyonunda kullanılabilir.

Keywords

Belirteç, Benzerlik, Moleküler Karakterizasyon, UPGMA

References

• Abdessemed S., I. Muzzalupo, H. Benbouza, 2015. Assessment of genetic diversity among Algerian olive (Olea europaea L.) cultivars using SSR marker. Scientia Horticulturae, 192: 10-20.
• Akansu F., 2008. Bazı standart ve Kilis ili zeytin (Olea europaea L.) çeşitlerinin SSRs (simple sequence repeats) markörler aracılığıyla genetik tanımlanması. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Abdussemed S., I. Muzzaupo, 2015.Cezayir zeytin arasındaki genetik çeşitliliğin değerlendirilmesi (Olea europaea L.) çeşitlerinin SSR belirleyicisini kullanarak, Constantine, Cezayir.
• Aka Kaçar Y.A., 2004. Moleküler Markörlerin Prunus Türlerinde Kullanımı. Alatarım, 15.
• Andersen J.R., T. Lübberstedt, 2003. Functional markers in plants. Trends in plant science, 8(11): 554-560.
• Belaj A., I. Trujillo, R. De La Rosa, L. Rallo, 2001. Polymorphism and discrimination capacity of randomly amplified polymorphic markers in an olive germplasm bank. Journal of American Society for Horticultural Science, 126:64–71.
• Bogoni M., F. Mastromauro, A. Reina, L. Valenti, A. Scienza, 1994. Heritability estimates of some quantitative characters in F1 seedlings of Vitis vinifera L. valued with sib-analysis techniques. Rivista di Viticoltura e di Enologia.
• Carriero F., G. Fontanazza, F. Cellini, G. Giorio, 2002. Identification of simple sequence repeats (SSRs) in olive (Olea europaea L.). Theoretical and Applied Genetics, 104:301-307.
• Cipriani G., M.T. Marrazzo, R. Marconi, A. Cimato, R. Testolin, 2002. Microsatellite markers isolated in olive (Olea europaea L.) are suitable for individual fingerprinting and reveal polymorphism within ancient cultivars. Theoretical and Applied Genetics, 104(2-3): 223-228.
• Claros M.G., R. Crespillo, M.L. Aguilar, F.M. Cánovas, 2000. DNA fingerprinting and classification of geographically related genotypes of olive-tree (Olea europaea L.). Euphytica, 116(2): 131-142.
• Dirlewanger E., P. Cosson, M. Tavaud, M. Aranzana, C. Poizat, A. Zanetto, F. Laigret, 2002. Development of microsatellite markers in peach [Prunus persica (L.) Batsch] and their use in genetic diversity analysis in peach and sweet cherry (Prunus avium L.). Theoretical and Applied Genetics, 105(1): 127-138.
• Fabbri A., J.I. Hormaza, V.S. Polito, 1995. Random amplified polymorphic DNA analysis of olive (Olea europaea L.) cultivars. Journal of the American Society for Horticultural Science, 120(3): 538-542.
• Fathi A., B. Ghareyazi, A. Haghnazari, M.R. Ghaffari, S.M. Pirseyedi, S. Kadkhodaei, M. Mardi, 2008. Assessment of the genetic diversity of almond (Prunus dulcis) using microsatellite markers and morphological traits. Iranian Journal of Biotechnology, 6(2): 98-106.
• Gemas V.J.V., M.C. Almadanim, R. Tenreiro, A. Martins, P. Fevereiro, 2004. Genetic diversity in the Olive tree (Olea europaea L. subsp. europaea) cultivated in Portugal revealed by RAPD and ISSR markers. Genetic Resources and Crop Evolution, 51(5): 501-511.
• Gupta P.K., S. Rustgi, 2004. Molecular markers from the transcribed/expressed region of the genome in higher plants. Functional & integrative genomics, 4(3): 139-162.
• Güleç T.E., A. Yıldırım, Ö.A. Sönmezoğlu, 2010. Bitkilerde Markör Destekli Seleksiyon. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, (2): 67-79.
• Gülşen O., N. Mutlu, 2005. Bitki Biliminde Kullanılan Genetik Markırlar ve Kullanım Alanları. Alatarım 4(2):27-37.
• La Mantia T., J. Rühl, S. Pasta, D.G. Campisi, G. Terrazzino, 2005. Temporal change of structural and vegetation parameters on abandoned terraces on Pantelleria Island (Sicilian Channel). Forestry Ecology and Management (submitted).
• Minch E., A. Ruiz-Linares, D. Goldstein, M. Feldman, L.L. Cavalli-Sforza, 1995. Microsat (version 1.4 d): a computer program for calculating various statistics on microsatellite allele data. WWW: http://hpgl. stanford. edu/projects/microsat/.
• Ozkaya M.T., E. Ergulen, S. Ulger, N. Ozilbey, 2004. Genetic and biologic characterization of some olive (Olea europaea L.) cultivars grown in Turkey. Journal of Agricultural Science, Ankara University, 10(2): 231-236.
• Özkaya E., M.U. Çakır, 2006. Mardin, Şırnak İlleri Zeytinlerinin (Olea europaea L.) Seleksiyon Yolu İle Islahı ve Seçilen Tiplerin Moleküler Markörler Aracılığıyla Genetik Tanımlanması Üzerine Araştırmalar,Ankara üniversitesi Ziraat Fakültesi BahçeBitkileri Bölümü –Ankara.
• Pontikis C.A., M. Loukas, G. Kousounis, 1980. The use of biochemical markers to distinguish olive cultivars. Journal of Horticultural Science, 55(4): 333-343.
• Rao V.R., T. Hodgkin, 2002. Genetic diversity and conservation and utilization of plant genetic resources. Plant cell, tissue and organ culture, 68(1): 1-19.
• Rotondi A., M. Magli, C. Ricciolini, L. Baldoni, 2003. Morphological and molecular analyses for the characterization of a group of Italian olive cultivars. Euphytica, 132(2): 129-137.
• Quazzani N., R. Lumaret, P. Villemur, F.D. Giusto,1993. Leaf allozyme variation in cultivated and wild olive trees (Olea europaea L.). Journal of Heredity, 84(1): 34-42.
• Scarano M.T., L. Abbate, S. Ferrante, S. Lucretti, N. Tusa, 2002. ISSR-PCR technique: a useful method for characterizing new allotetraploid somatic hybrids of mandarin. Plant Cell Reports, 20(12): 1162-1166.
• Trujillo I., L. Rallo, P. Arús, 1995. Identifying olive cultivars by isozyme analysis. Journal of the American Society for Horticultural Science, 120(2): 318-324.
• Wagner H.W., K.M. Sefc, 1999. IDENTITY 1.0. Centre for Applied Genetics, University of Agricultural Sciences, Vienna, 500.
• Weber J.L., P.E. May, 1989. Abundant class of human DNA polymorphisms which can be typed using the polymerase chain reaction. American Journal of Human Genetics, 44(3): 388.
• Wünsch A., J.I. Hormaza, 2007. Characterization of Variability and Genetic Similarity of European Pear Using Microsatellite Loci Developed in Apple. Scientia Horticulturae, 113(1): 37-43.
• Yamamoto T., T. Kimura, Y. Sawamura, K. Kotobuki, Y. Ban, T. Hayashi, N. Matsuta, 2001. SSRs isolated from apple can identify polymorphism and genetic diversity in pear. Theoretical and Applied Genetics, 102(6-7): 865-870.