Genetic difference analysis of Humulus lupulus L. (Hop) cultivars grown in Pazaryeri (Bilecik) using the ISSR-PCR method
Authors: Poyraz İsmail , Boz Burcu , Doğca Kezban 
Published: September 2024

Genetic difference analysis of Humulus lupulus L. (Hop) cultivars grown in Pazaryeri (Bilecik) using the ISSR-PCR method

İsmail POYRAZ1, 2*, Burcu ÖZMEN2, Kezban DOĞCA1
ORCID: 0000-0003-3651-5885; 0000-0003-3667-1597; -

1 Bilecik Seyh Edebali University, Faculty of Science, Molecular Biology and Genetics Department, 11100, Bilecik, Turkey
2 Bilecik Seyh Edebali University, Biotechnology Application and Research Centre, 11100, Bilecik, Turkey

Abstract
Humulus lupulus L. (hop) is an important industrial plant grown only in the Bilecik-Pazaryeri district in Turkey. The most common usage area is the beer industry. It is preferred as a flavour and aroma raw material because it contains secondary metabolites. Different H. lupulus varieties are cultivated in the villages in Pazaryeri. Besides the registered varieties used by farmers, it is seen that some farmers also prefer unknown H. lupulus seeds in production. This study aimed to determine the genetic diversity of 18 H. lupulus varieties and samples cultivated in different locations for the beer industry in Pazaryeri using the ISSR (inter simple sequence repeat)-PCR method. DNA isolations were performed using a commercial kit from plant leaves grounded in liquid nitrogen. 25 ISSR primers were tested for DNA amplifications and 10 primers that produced reproducible DNA fragments were used for genetic diversity analysis. PIC (polymorphism information content) value and PCoA (principal coordinate analysis) were calculated for each primer. DNA bands obtained from PCR products electrophoresed in agarose gel were photographed. Band profiles were compared using the Phoretix1DPro program and binary data analysis was performed as present (1) / absent (0). Jaccard similarity and distance matrixes were created with UPGMA (unweighted pair group method with arithmetic mean) and a dendrogram showing genetic diversity was drawn using the MEGA 11 software. It was determined that different H. lupulus varieties grown in the same locations show location-dependent (together) branching in the dendrogram. While it is expected that registered varieties have separate branching from each other in the dendrogram, it was seen that different H. lupulus varieties grown in the same locations show location-dependent (together) branching.

Keywords: hop, genetic diversity, ISSR-PCR method

----------  ----------
Pazaryeri’nde (Bilecik) yetiştirilen Humulus lupulus L. (Şerbetçi otu) çeşitlerinin ISSR-PCR Yöntemiyle genetik farklılık analizi

Özet
Humulus lupulus L. (şerbetçi otu), Türkiye’de sadece Bilecik-Pazaryeri ilçesinde yetiştirilen önemli bir endüstriyel bitkidir. En yaygın kullanım alanı bira endüstrisidir. İçerdiği sekonder metabolitler nedeniyle tat ve aroma verici ham madde olarak tercih edilir. Pazaryeri’ndeki köylerde farklı H. lupulus çeşitlerinin tarımı yapılmaktadır. Çiftçilerin kullandığı tescilli çeşitlerin yanında bazı adı bilinmeyen H. lupulus tohumlarının da üretimde tercih edildiği görülmektedir. Bu çalışmada, Pazaryeri’nde bira endüstrisine yönelik farklı lokasyonlarda tarımı yapılan 18 H. lupulus çeşit ve örneğin ISSR (basit dizi tekrarları arası)-PZR yöntemiyle genetik çeşitliliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. DNA izolasyonları, sıvı azotta öğütülmüş bitki yapraklarından ticari kit kullanılarak gerçekleştirilmiştir. DNA çoğaltımları için 25 ISSR primeri test edilmiş ve tekrarlanabilir DNA fragmanları üreten 10 tane primer genetik çeşitlilik analizi için kullanılmıştır. Her primer için PIC (polymorphism information content) değeri ve PCoA (temel koordinat analizi) hesaplanmıştır. Agaroz jel elektroforezi yapılan PZR ürünlerine ait DNA bantları fotoğraflanmıştır. Bant profilleri Phoretix1DPro program kullanılarak karşılaştırılmış ve var (1) / yok (0) ikili veri analizi yapılmıştır. UPGMA (aritmetik ortalama ile ağırlıksız çift grup yöntemi) ile Jaccard benzerlik ve mesafe matrisi oluşturulmuş ve MEGA 11 yazılımı kullanılarak genetik çeşitliliği gösteren dendrogram çizilmiştir. Tescilli çeşitlerin dendrogramda birbirinden ayrı dallanma göstermesi beklenirken, aynı lokasyonda yetişen farklı H. lupulus çeşitlerinin lokasyona bağlı (birlikte) dallanma gösterdiği belirlenmiştir.

Anahtar kelimeler: şerbetçi otu, genetik çeşitlilik, ISSR-PCR yöntemi

1. Introduction

2. Materials and methods

2.1 Plant materials
2.2 DNA isolation
2.3 ISSR-PCR analysis
2.4 Data analysis

3. Results and discussion

References

[1]