Aspirde Genetik İlişkilerin Peroksidaz Genleri Kullanılarak Belirlenmesi

Abstract

Aspir (Carthamus tinctorius L.) önemli bir yağ bitkisidir ve eski çağlardan beri Yakın Doğu’da kütürü yapılmaktadır. On beş peroksidaz gen markörü (POGP) 6 farklı ülkeye ait 39 aspir genotipinde (33 çeşit ve 6 ıslah hattı) genetik çeşitliliği araştırmak için kullanılmıştır. On dört POGP markörü aspirde polimorfizimler üretirken bir markör monomorfik olarak bulunmuştur. POGP markörleri aspirde toplam 71 band üretmiş ve üretilen bantlardan 50 tanesi polimorfik olarak bulunmuştur. Aspirde POGP markörü başına üretilen ortalama band sayısı 4.7 iken, ortalama polimorfik band sayısı 3.3 olmuştur. Aspirde genetik akrabalık ilişkilerini ortaya çıkarmak için benzerlik matrisi hesaplanmış ve UPGMA metodu ile dendrogram yapılmıştır. Aspir genotiplerinin benzerlik oranları 0.59-0.91 arasında değişim göstermiş ve ortalama benzerlik 0.80 olarak bulunmuştur ve genotipler 2 grup altında toplanmıştır. Markörlerin tespit ettiği gen çeşitliliği 0.17-0.48 arasında olmuştur. Mevcut sonuçlar, aspirde genetik çeşitliliği çalışmak için parmak izi yönteminde POGP markörlerinin kullanılabileceğini göstermektedir.

Özet: Aspir (Carthamus tinctorius L.) önemli bir yağ bitkisidir ve eski çağlardan beri Yakın Doğu’da kütürü yapılmaktadır. On beş peroksidaz gen markörü (POGP) 6 farklı ülkeye ait 39 aspir genotipinde (33 çeşit ve 6 ıslah hattı) genetic çeşitliliği araştırmak için kullanılmıştır. On dört POGP markörü aspirde polimorfizimler üretirken bir markör monomorfik olarak bulunmuştur. POGP marörleri aspirde toplam 71 band üretmiş ve üretilen bantlardan 50 tanesi polimorfik olarak bulunmuştur. Aspirde POGP markörü başına üretilen ortalama band sayısı 4.7 iken, ortalama polimorfik band sayısı 3.3 olmuştur. Aspirde genetik akrabalık ilişkilerini ortaya çıkarmak için benzerlik matrisi hesaplanmış ve UPGMA metodu ile dendrogram yapılmıştır. Aspir genotiplerinin benzerlik oranları 0.59-0.91 arasında değişim göstermiş ve ortalama benzerlik 0.80 olarak bulunmuştur ve genotipler 2 grup altında toplanmıştır. Markörlerin tespit ettiği gen çeşitliliği 0.17-0.48 arasında olmuştur. Mevcut sonuçlar, aspirde genetik çeşitliliği çalışmak için parmak izi yönteminde POGP markörlerinin kullanılabileceğini göstermektedir.

Keywords

• Carthamus tinctorius,Genetik çeşitlilik,Peroksidaz,POGP markör

Peroxidase Gene Based Genetic Relationships Among Safflower Genotypes

Abstract

Safflower (Carthamus tinctorius L.) is an oil crop species and is widely cultivated since ancient times in Near East. Fifteen peroxidase gene based markers (POGP) were used to fingerprint 39 genotypes (33 cultivars, 6 breeding lines) from 6 countries to asses genetic diversity within elite safflower germplasm. Fourteen POGP markers produced polymorphisms and one marker was monomorphic. POGP markers produced total of 71 bands of which 50 were polymorphic. Average number of bands produced by POGP markers were 4.7, 3.3 of which were polymorphic among the safflower genotypes. To reveal genetic relationships among the safflower genotypes, similarity matrix was calculated and UPGMA method was used to construct a dendrogram. Mean similarity was 0.80 among the genotypes with a range of 0.56-0.91. Genotypes clustered within 2 groups. Gene diversity of the markers ranged between 0.17-0.48. These results show POGP markers could be used to fingerprint to study genetic diversity of safflower genotypes.

Keywords

• Carthamus tinctorius,Gene diversity,Peroxidase,POGP markers

References

1. [1] P. F. Knowles, “Centers of plant diversity and conservation of crop germplasm: safflower,” Econ. Bot., 23, 324-329, 1969.
2. [2] H. Baydar, and O. Y. Gökmen, “Hybrid seed production in safflower (Carthamus tinctorius L.) following the induction of male sterility by gibberellic acid,” Plant Breed., 122, 459-461, 2003.
3. [3] M.D. Kaya, A. İpek, and A. Öztürk, “Effects of different soil salinity levels on germination and seedling growth of safflower (Carthamus tinctorius L.),” Turk. J. Agric. For., 27, 221-227, 2003.
4. [4] Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK), 2017. Aspir Tarımına Ait İstatistikî Veriler. Erişim Tarihi: 02.10.2017. http://www.tuik.gov.tr/PreTablo.do?alt_id=1001
5. [5] Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), 2017. Aspir Tarımına Ait İstatistikî Veriler. Erişim Tarihi: 02.10.2017. http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC
6. [6] J. E. Bowers, S. A. Pearl, and J. M. Burke, “Genetic mapping of Millions of SNPs in safflower (Carthamus tinctorius L.) via whole-genome Resequencing,” G3(Genes, Genomes, Genetics), 6, 2203-2211, 2016.
7. [7] S. D. Tanksley, and S. R. McCouch, “Seed banks and molecular maps: Unlocking genetic potential from the wild,” Science, 277, 1063-1066, 1997.
8. [8] L. Dajue, Z. Mingde, and R. V. Rao, Characterization and evaluation of safflower germplasm. Geological Publishing House: Beijing, 1993, pp. 260.

9. [9] N. Çamaş, C. Çırak, and E. Esendal, “Seed yield, oil content and fatty acid composition of safflower (Carthamus tinctorius L.) grown in northern Turkey conditions,” OMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi, 22, 98-104, 2007.
10. [10] B. Arslan, “The determination of oil content and fatty acid compositions of domestic and exotic safflower (Carthamus tinctorius L.) genotypes and their interactions,” J. Agron., 6, 415-420, 2007.
11. [11] F. Amini, G. Saeidi, and A. Arzani, “Study of genetic diversity in safflower genotypes using agro-morphological traits and RAPD markers,” Euphytica, 163, 21-30, 2008.
12. [12] D. Sehgal, and S. N. Raina, “Genotyping safflower (Carthamus tinctorius L.) cultivars by DNA fingerprinting,” Euphytica, 146, 67-76, 2005.
13. [13] Y. Yang, W. Wu, Y. Zheng, L. Chen, R. Liu, and C. Huang, “Genetic diversity and relationships among safflower (Carthamus tinctorius L.) analyzed by inter-simple sequence repeats (ISSRs),” Genet. Resour. Crop Ev., 54, 1043–1051, 2007.
14. [14] R. C. Johnson, T. Kisha, and M. A. Evans, “Characterizing safflower germplasm wit AFLP molecular markers,” Crop Sci., 47, 1728-1736, 2007.
15. [15] D. Sehgal, V. R. Rajpal, S. N. Raina, T. Sasanuma, and T. Sasakuma, “Assaying polymorphism at DNA level for genetic diversity diagnostics of the safflower (Carthamus tinctorius L.) world germplasm resources,” Genetica, 135, 457–470, 2009.
16. [16] M. A. Chapman, J. Hvala, J. Strever, M. Matvienko, A. Kozik, R. W. Michelmore, S. Tang, S. J. Knaap, and J. M. Burke, “Development, polymorphism, and cross-taxon utility of EST-SSR markers from safflower (Carthamus tinctorius L.),” Theor. Appl. Genet., 120, 85-91, 2009.
17. [17] M. A. Chapman, J. Hvala, J. Strever, and J. M. Burke, “Population genetic analysis of safflower (Carthamus tinctorius; Asteraceae) reveals a near eastern origin and five centers of diversity,” Am. J. Bot., 97, 831–840, 2010.
18. [18] K. Yoshida, P. Kaothien, T. Matsui, A. Kawaoka, and A. Shinmyo, “Molecular biology and application of plant peroxidase genes,” Appl. Microbiol. Biotechno.l, 60, 665–670, 2003.
19. [19] F. Passardi, C. Cosio, C. Penel, and C. Dunand, “Peroxidases have more functions than a Swiss army knife,” Plant Cell. Rep., 24, 255–265, 2005.
20. [20] L. Zhang, S. K. Pond, and B. S. Gaut, “A survey of the molecular evolutionary dynamics of twenty-five multigene families from four taxa,” J. Mol. Evol., 52, 144-156, 2001.
21. [21] O. Gulsen, R. C. Shearman, T. M. Heng-Moss, N. Mutlu, D. J. Lee, and G. Sarath, “Peroxidase gene polymorphism in buffalograss and other grasses,” Crop Sci., 47, 767-774, 2007.
22. [22] O. Gulsen, S. Kaymak, S. Özongun, and A. Uzun, “Genetic analysis of Turkish apple germplasm using peroxidase gene based markers,” Sci. Hortic., 125, 368-373, 2010.
23. [23] N. Ocal, M. Akbulut, O. Gülşen, H. Yetişir, I. Solmaz, and N. Sarı, “Genetic diversity, population structure and linkage disequilibrium among watermelons based on peroxidase gene markers,” Sci. Hortic., 176, 151-161, 2014.
24. [24] A. Uzun, O. Gülşen, U. Seday, T. Yesiloğlu, and Y. Aka Kaçar, “Peroxidase gene based estimation of genetic relationships and population structure among Citrus spp. and their relatives,” Genet. Resour. Crop Ev., 61, 1307-1318, 2014.
25. [25] R. Akyavuz, B. Taskin, M. Koçak, and M. Yıldız, “Exploring the genetic variations and population structure of Turkish pepper (Capsicum annuum L.) genotypes based on peroxidase gene markers,” 3 Biotech, 8, 355, 2018.
26. [26] J. J. Doyle, and J. J. Doyle, “Isolation of plant DNA from fresh tissue,” Focus, 12, 13-15, 1990.
27. [27] F. J. Rohlf, “NTSYS-pc, Numerical taxonomy and multivariate analysis system,” Exeter Software, Setauket, NY, 1991.
28. [28] M. Abuzayed, N. El Dabba, A. Frary, and S. Doğanlar, “GDdom: an online tool for calculation of dominant marker gene diversity,” Biochem. Genet., 55,155-157, 2017.