Determination of Somaclonal Variation by ISSR Marker in Micropropagated Female Buttum (Pistacia khinjuk Stocks) Tree

Öz

The desired genetic characters that are resistant to biotic and abiotic stresses of rootstocks must be retained in clones obtained from micropropagation techniques without induction of somaclonal variations. Generally subculturing for long duration of times may end up in somaclonal variations. Knowing the genetic stability of micropropagated clone plants gives a clue about their safe use in commercial production. In this study, shoots taken from buttum (Pisatacia khinjuk Stocks) female trees (Tree1 and Tree2), were used as rootstocks in 5th, 10th, 15th, 20th, and 24th subcultures. Inter-simple sequence repeat (ISSR) molecular markers were used for determination of somaclonal variation in the donor plants (Tree1 and Tree2) and its regenerated clones. Shoot proliferation was obtained on Murashige and Skoog (MS) medium containing 2.00 mg/L 6-benzyladenine (BA). The shoots were rooted on MS medium, containing 2 mg/L 1-Naphthaleneacetic acid (NAA). A total of 925 bands, 675 of which were polymorphic (72%), were generated using selected 20 primers. Polymorphism ratio ranged from 36% (UBC841) to 98% (UBC855). The similarity rate was found in range of 74-79% between Tree1 and its micropropaated clones, and 78- 82% between Tree2 and its micropropagated clones.

Anahtar Kelimeler

• ISSR
• Polymorphism
• 6-benzyladenine
• Pistacia khinjuck stocks

Mikro Çoğaltılan Dişi buttum (Pistacia khinjuk Stocks) Ağacında ISSR Belirteci ile Somaklonal Varyasyonun Belirlenmesi

Öz

Bitkilerde, biyotik ve abiyotik streslere karşı direnç istenenilen karakterler olup, mikroçoğaltım teknikleri ile elde edilen klonlarda bu genetik özelliklerin kaybolması istenmez. Mikroçoğaltım teknikleri ile klonlanmış bitkilerin genetik kararlılığını bilmek, ticari üretimde güvenli kullanımları hakkında önemli bir bilgi vermektedir. Bu çalışmada buttum (Pisatacia khinjuk Stoks ) dişi ağaçlarından (Ağaç1 ve Ağaç2) alınan sürgünler 5., 10., 15., 20. ve 24. alt kültürlerde anaç olarak kullanılmıştır. Donör bitkilerde (Ağaç 1 ve Ağaç 2) ve bunlardan alınan örneklerin rejeneresayon yoluyla elde edilen klonlarında somaklonal varyasyonun belirlenmesi için basit dizi tekrarı (ISSR) moleküler markörleri kullanılmıştır. Sürgün çoğalması, 2 mg/L 6-benziladenin (BA) içeren Murashige ve Skoog (MS) ortamında sağlanmıştır. Sürgünler, 2 mg/L 1-Naftalinasetik asit (NAA) içeren MS ortamında köklendirilmiştir. Seçilen 20 adet primer kullanılarak 675'i polimorfik (%72) olmak üzere toplam 925 bant elde edilmiştir. Polimorfizm oranı %36 (UBC841) ile %98 (UBC855) arasında değişmiştir. Benzerlik oranı, Ağaç 1 ile mikro-çoğaltılmış klonları arasında %74-79, Ağaç 2 ile mikro-çoğaltılmış klonları arasında %78-82 aralığında bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

• ISSR
• polimorfizm
• Benzil Adenin
• Buttum

Kaynakça

1. Akdemir, H., Suzerer, V., Tilkat, E., Onay, A. ve Özden-Çiftçi, Y. (2016). Detection of variation in long-term micropropagated mature pistachio via dna-based molecular markers. Appl Biochem Biotechnol, 180: 1301–1312
2. Aslan, N. (2020). Antep fıstığı İstatistikleri. Antep Fistiği Araştirma Dergisi, 2-5.
3. Atlı, H.S., Bozkurt, H. Ve Sarpkaya, (2014). Antepfıstığı anaçlarının antepfıstığı çeşitlerinin erken çıtlamasına etkisi. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi, 7 (1): 30-36.
4. Ayfer, M. ve Serr, E. F. (1961). Effect of gibberellin and other factors and seed germination and early growth in pistachio species. Proc. Amer. Soc. Hort. Sci., 77: 308-315.
5. Ayfer, M., Okay, Y. ve Erdogan, V. (1990). Antepfıstığı anaçları ve çoğaltılmaları. Türkiye 1. Antepfıstıgı Sempozyumu Bildirileri, 11-12 Eylül 1990- Gaziantep, Pp. 38-48.
6. Botstein, D., White, R. L., Skolnick, M., ve Davis, R.W. (1980). Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. American Journal Of Human Genetics, 32(3), 314–331.
7. Çalar N, 2018. Melez Pistacia genotiplerinin klonal mikroçoğaltımı ve IRAP-ISSR moleküler belirteçleri ile genetik kararlılıklarının belirlenmesi. (Doktora tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
8. Doyle, J. J. ve Doyle, J.L. (1987). A rapid isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochemical Bulletin, 19: 11-15.

9. Gaj, M. D. (2004). Factors influencing somatic embryogenesis induction and plant regeneration with particular reference to Arabidopsis thaliana (L.). Heynh. Plant Growth Regul., 43:27–47.
10. Guo, W. L., Gong, L., Ding, Z. F., Li, Y. D., Li, F. X., Zhao, S. P. ve Liu, B. (2006). Genomic instability in phenotypically normal regenerants of medicinal plant Codonopsis lanceolata Benth. et Hook. F., as revealed by ISSR and RAPD markers. Plant Cell Reports, 25: 896–906.
11. Gupta, R., Modgil, M., ve Chakrabarti, S. K. (2009). Assessment of genetic fidelity of micropropagated apple rootstock plants, EMLA 111, using RAPD markers. Indian Journal Of Experimental Biology, 47(11): 925–928.
12. Huang, W. J., Ning, G. G. ve Liu, G. F. (2009). Determination of genetic stability of long-term micropropagated plantlets of Platanus acerifolia using ISSR markers. Biol Plant 53: 159–163.
13. Joley, L. E. (1960). Experiences with propagation of the genus Pistacia. Proc. IntI. Plant Prop. Soc. 10: 287-292. Joley, L. E. ve Opitz, K. W. (1971). Further experience with propagation of Pistacia. Comb. Proc. IntI., Plant Prop. Soc. 21:67-76.
14. Kaeppler, S. M., Kaeppler, H. F. ve Rhee, Y. (2000). Epigenetic aspects of somaclonal variation in plants. Plant Molecular Biology, 43:179-188.
15. Kafkas, S., Perl-Treves, R. (2001). Morphological and molecular phylogeny of Pistacia species in Turkey. Theoretical and Applied Genetics, 102: 908-915.
16. Kuru, C. ve Özsabuncuoğlu, İ. H. (1990). Yabani Pistacia Türlerinin Aşılanmasında sorunla ve çözüm yolları, Türkiye Birinci Antep Fıstığı Sempozyumu Kitabı syf. 49.
17. Larkin, P. J. ve Scowcroft, W. R. (1981). Somaclonal variation: a novel source of variability from cell culture for plant improvement. Theor Appl Genet, 60:197–214.
18. Martins, M., Sarmento, D. ve Oliveira, M. M. (2004). Genetic stability of micropropagated almond plantlets, as assessed by RAPD and ISSR markers. Plant Cell Reports, 23(7): 492–496.
19. Murashige, T. ve Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15: 473-497
20. Nei, M. (1978). Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals, Genetics, 89: 583-590.
21. Noormohammadi, Z., Foroutan, M., Sheidai, M. ve Alishah, O. (2014). Chromosome pairing and genome size analysis in F1 and F2 offspring derived from crossing Gossypium barbadense and G. hirsutum. Gene Conserve, (52):14-26.
22. Olmos, S. E., Lavia, G., Di, Renzo, M., Mroginski, L. ve Echenique, V. (2002). Genetic analysis of variation in micropropagated plants of Melia azedarach L. In Vitro Cellular and Development Biology - Plant, 38(6): 617–622.
23. Orbovic, V., Calovic, M., Viloria, Z., Nielsen, B., Gmitter, F., Castle, W. ve Grosser, J. (2008). Analysis of genetic variability in various tissue culture-derived lemon plant populations using RAPD and flow cytometry. Euphytica, 161: 329-335.
24. Pierik, R. L. M. (1987). In vitro culture of higher plants. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Holland. Rani, V., Singh, K. P., Shiran, B., Goel, S. N. S., Devarumath, R. M., Sreenath, H. L. ve Raina, S. N. (2000). Evidence for new nuclear and mitochondrial genome organizations among high-frequency somatic embryogenesis-derived plants of allotetraploid Coffea arabica L. (Rubiaceae). Plant Cell Reports, 19: 1013–1020.
25. Serdar, Ü., & Fulbright, D. (2019). Achieving sustainable cultivation of tree nuts. Tree Nuts (pp. 174-180). Burleigh Dodds Science Publishing.
26. Shahbandeh, M. (2022). Pistachio market worldwide and in the U.S. - statistics & facts. URL:https://www.statista.com/topics/5158/pistachio-market/#dossierKeyfigures
27. Smýkml, P., Valledor, L., Rodríguez, R., Griga, M. (2007). Assessment of genetic and epigenetic stability in long-term in vitro shoot culture of pea (Pisum sativum L.). Plant Cell Rep, 26:1985–1998.
28. Tekin, H., Arpaci, S., Atli, S., Açar, İ., Karadağ, S., Yükçeken, Y. ve Yaman, A. (2001). Antepfıstığı yetiştiriciliği kitabı. Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü, S. 9-38. Ankara.
29. Tous, J., & Ferguson, L. (1996). Mediterranean Fruits, (pp 416-430). In: Janick, J. (Ed.), Progress in new crops, Ar- lington.