Analysis of Genetic Diversity Among The Kiwifruit (Actinidia spp.) Genotypes Using Molecular Markers

Öz

To reveal genetic diversity and provide information to conserve valuable kiwifruit genotypes, 42 kiwifruit genotypes collected from Ordu province of Northern Turkey were analyzed using a set of 11 sequence-related amplified polymorphism (SRAP) and 7 inter-primer binding site (iPBS) retrotransposons primers. Out of 85 amplified bands, a total of 40 polymorphic bands were obtained with SRAP primers. iPBS primers produced a total of 71 bands 24 of which were polymorphic. An average 5 and 3.42 polymorphic bands were obtained for SRAP and iPBS markers respectively. The similarity coefficients were calculated, and cluster analysis was performed with (NTSYSpc 2.2). Dendrograms were constructed via UPGMA based on SRAP and iPBS markers. The dendrograms constructed using the SRAP and iPBS data exhibited two clusters. The Mantel test for comparison of the SRAP and iPBS-based similarity matrices showed moderate but significant correlation (r=0.55). Most of the genotypes showed a low range of genetic diversity and more than half of the genotypes found genetically closely related with similarity coefficient ranged from 0.90 to 1.00. The result of current study showed that there is need to increase the genetic diversity of kiwifruit using different breeding approach such as mutations, crossing and germplasm introduction.

Anahtar Kelimeler

• Kiwifruit
• genetic diversity
• SRAP
• iPBS
• molecular characterization

Moleküler İşaretleyiciler Kullanılarak Kivi (Actinidia spp.) Genotipleri Arasındaki Genetik Çeşitliliğin Analizi

Öz

Genetik çeşitliliği ortaya koymak ve değerli kivi genotiplerinin korunmasına yönelik bilgi sağlamak amacıyla, Kuzey Türkiye'nin Ordu ilinden toplanan 42 kivi genotipi, 11 dizi ilişkili çoğaltılmış polimorfizm (SRAP) ve 7 primerler arası bağlanma bölgesi (iPBS) retrotranspozon primerleri kullanılarak analiz edildi. 85 çoğaltılmış banttan, SRAP primerleri ile toplam 40 polimorfik bant elde edildi. iPBS primerleri, 24'ü polimorfik olan toplam 71 bant üretti. SRAP ve iPBS belirteçleri için sırasıyla ortalama 5 ve 3,42 polimorfik bant elde edildi. Benzerlik katsayıları hesaplandı ve kümeleme analizi (NTSYSpc 2.2) ile yapıldı. SRAP ve iPBS belirteçlerine dayalı UPGMA yoluyla dendrogramlar oluşturuldu. SRAP ve iPBS verileri kullanılarak oluşturulan dendrogramlar iki küme sergiledi. SRAP ve iPBS tabanlı benzerlik matrislerinin karşılaştırılması için yapılan Mantel testi, orta düzeyde ancak anlamlı bir korelasyon (r=0,55) göstermiştir. Genotiplerin çoğu düşük bir genetik çeşitlilik aralığına sahipken, genetik olarak yakın ilişkili bulunan genotiplerin yarısından fazlasının benzerlik katsayısı 0,90 ile 1,00 arasında değişmiştir. Mevcut çalışmanın sonuçları, mutasyon, çaprazlama ve germ plazması uygulaması gibi farklı ıslah yaklaşımları kullanılarak kivi genetik çeşitliliğinin artırılması gerektiğini göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kivi
• genetik çeşitlilik
• SRAP
• iPBS
• moleküler karakterizasyon

Kaynakça

1. Berry, P., 1997. The establishment of kiwifruit growing in New Zealand and the development of a research programme. Acta Hortic. 444:33-36 doi:10.17660/actahortic.1997.444.1 (https: //doi.org/10.17660/actahortic.1997.444.1).
2. Cho, K.H., Kwack, Y.B., Park, S.J., Kim, S.H., Lee, H.C., Kim, M.Y., 2017. Genetic diversity in kiwifruit germplasm evaluated using RAPD and SRAP markers. Journal of Plant Biotechnology 44(3):303-311.
3. Crowhurst, R.N., Whittaker, D., Gardner, R.C., 1992. The genetic origin of kiwifruit. Acta Hortic. 297:61-62. doi:10.17660/actahortic. 1992.297.5 (https://doi.org/10.17660/acta hortic.1992.297.5).
4. Doyle, J.J., Doyle, J.L., 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus 12:13-15.
5. Ferguson, A.R., 1990. The genus Actinidia. In: I.J. Warrington and G.C. Weston, Kiwifruit: Science and Management. Ray Richards Pub., Auckland, New Zealand.
6. Ferguson, A.R., Seal, A.G., 2008. Kiwifruit. In: Temperate Fruit Crop Breeding, Hancock, Jim F (ed) Germplasm to Genomics. East Lansing. MI, USA.
7. Guroo, I., Wani, S.A., Wani, S.M., Ahmad, M., Mir, S.A., Masoodi, F.A., 2017. A Review of Production and processing of kiwifruit. J Food Process Technol 2017. 8:10. doi:10.4172/ 2157-7110.1000699.
8. Huang, H.W., Ferguson, A.R., 2007. Actinidia in China: natural diversity, phylogeographical evolution, interspecific gene flow and kiwifruit cultivar improvement. Acta Hortic. 753:31-40.

9. Jing, Z.B., Xu, M., Lei, Y.S., 2016. Genetic diversity and relationships between and within Kiwifruit (Actinidia) wild species and cultivated varieties using SRAP markers. International Journal of Biochemistry Research & Review 15(3):1-7.
10. Kalendar, R., Antonius, K., Smýkal, P., Schulman, A.H., 2010. iPBS: a universal method for DNA fingerprinting and retrotransposon isolation. Theor Appl Genet. 121:1419-30.
11. Kalendar, R., Schulman, A.H., 2006. IRAP and REMAP for retrotransposon-based genotyping and fingerprinting. Nature Protocols 1(5): 2478-2484.
12. Karadeniz, T., 2004. Türkiye kivi üretim durumu. Alatarım 3(1), 23-27.
13. Li, G., Quiros, C.F., 2001. Sequence related amplified polymorphism (SRAP), a new marker system based on a simple PCR reaction: its application to mapping and gene tagging in Brassica, Theoretical and Applied Genetics. 103:455-461.
14. Liang, J., Wang, X.S., Zhen, H.S., 2007. Study on anti-tumor effect of extractions from roots of Actinidia deliciosa [J]. J. Chin. Med. Mat. 30(10):1279-1282.
15. Mantel, N., 1967. The detection of disease clustering and a generalized regression approach. Cancer Research 27:209-220.
16. Rohlf, J.F., 2000. NTSYS-pc: numerical taxonomy and multivariate analysis system Exeter software. Setauket. New York.
17. Şahin, G., 2019. Kivi (Actinidia deliciosa) yetiştiriciliği ve Türkiye zirai hayatındaki yeri. Bartın Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Dergisi 4(1):3-32.
18. Shastri, K.V., Bhatia, V., Parikh, P.R., Chaphekar, V.N. 2012. Actinidia deliciosa: a review. Int. J. Pharm. Sci. Res. 3(10):3543-3549.
19. Yan, G., Yao, J., Ferguson, A.R, Mcneilage, M.A., Seal, A.G., Murray, M.G., 1997. New reports of chromosome numbers in Actinidia (Actinidiaceae). New Zealand Journal of Botany. 35(2):181-186, doi:10.1080/0028825 X.1997.10414154
20. Zhong, Z.G., Zhang, F.F., Zhen, H.S., 2004. Experimental study on the anti-tumor effects of extracts from roots of Actinidia deliciosa in carcinoma cell lines. Chin. Arch. Trad. Chin. Med. 22:1705-1707.