Türkiye denizleri'nde yaşayan mutur'ların phocoena phocoena (Linnaeus, 1758) genetik yapılarının incelenmesi
Genetic investigation on the population structure of the harbour porpoise phocoena phocoena (Linnaeus, 1758) living in Turkish waters
Yazar: BEGÜM UZUN
Danışman: PROF. DR. BAYRAM ÖZTÜRK ; PROF. DR. İBRAHİM RAŞİT BİLGİN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deniz ve İçsu Kaynakları Yönetimi Ana Bilim Dalı / Deniz Biyolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoloji = Biology ; Deniz Bilimleri = Marine Science ; Genetik = Genetics

Özet:
Türkiye denizlerinde Cetacea takımına (balinalar ve yunuslar) ait 10 türün yaşadığı bilinmektedir. Phocoenidae familyasından ise mutur - Phocoena phocoena (Linnaeus, 1758) Türkiye Denizleri'nde en sık görülen üç yunus türünden biridir. Mutur, Kuzey Yarımküre'de görülen kozmopolitan bir türdür. Kuzey Atlantik'te, Kuzey Pasifik'te ve Karadeniz'de yaygın, Marmara Denizi'nde ise ender olarak bulunduğu bilinmektedir. Ege Denizi'nde canlı gözlem, canlı ve ölü karaya vurma kayıtları bildirilmiştir. Türün artık Akdeniz'de dağılım göstermediği bilinmektedir.

Muturlar üç alt türe ayrılmaktadır; Kuzey Pasifik'teki Phocoena phocoena vomeria, Kuzey Atlantik'teki Phocoena phocoena phocoena ve Karadeniz'deki Phocoena phocoena relicta'dır. Bunların yanı sıra, İberya ve Moritanya kıyılarındaki mutur popülasyonu Phocoena phocoena meridionalis olarak adlandırılmış ve yukarıdaki üç alt türden farklı bir alt tür ile temsil edildiği önerilmiştir. Karadeniz mutur popülasyonunun Atlantik mutur popülasyonundan morfolojik ve genetik olarak ayrı olduğu ve Phocoena phocoena relicta Abel, 1905 alt türü ile temsil edildiği belirlenmiştir. Muturun, ulusal ve uluslararası çalışmalar ile Türkiye'de bu güne kadar mtDNA ve nüklear DNA belirteçleri kullanılarak türün genetik yapısı anlaşılmaya çalışılmıştır. Marmara Denizi'nde özellikle İzmit Körfezi'nde örneklenen muturlar üzerine mtDNA belirteci ile yapılan genetik çalışmalar sonucunda, bazı bireylerde tespit edilen benzersiz haplotip varlığı, bu alandaki muturların genetik olarak farklılaşmış olabileceğini göstermekte, yani, Marmara Denizi'nde izole bir mutur popülasyonu olabileceği fikrini desteklemektedir.

Bu çalışmanın amacı; 1999-2018 yılları arasında Türkiye kıyılarında örneklenmiş mutur (Phocoena phocoena) türüne ait deri dokularından DNA örneği izole ederek, elde edilen DNA örneklerinin mitokondriyal DNA (mtDNA) ve çekirdek DNA'sı (RAD Dizileme) belirteçlerini kullanarak muturların genetik yapılarını incelemektir. Türkiye denizlerinde yaşayan mutur popülasyonları üzerine aynı belirteçle yapılan çalışmalara katkı sağlamak amacı ile mtDNA analizleri uygulanmış, mtDNA analiz sonuçları ışığında, Marmara Denizi'nde izole bir popülasyonu olduğu tahmin edilen mutur örneklerinin çekirdek DNA analizleri yapılmış ve mtDNA sonuçlarının yanı sıra RAD dizileme sonuçları da yorumlanmıştır.

Bu çalışmada, toplam 88 adet (Batı Karadeniz:48, Doğu Karadeniz:19, TBS:19, Ege Denizi:2) mutur türüne ait mtDNA dizisi elde edilmiştir. 14 farklı mtDNA haplotip varlığı ortaya çıkarılmış ve bu haplotiplerden beş tanesinin daha önce herhangi bir çalışmada bulunmayan yeni haplotipler olduğu anlaşılmıştır. Φst hesaplamaları sonucu, Marmara Denizi'ndeki mutur alt popülasyonunun Karadeniz'deki diğer mutur alt popülasyonlarından istatistiksel olarak anlamlı bir farklılaşma gösterdiği gösterilmiştir. En yüksek haplotip ve nükleotid çeşitliliği, Türk Boğazlar Sistemi (TBS)'de görülmektedir. Batı Karadeniz'deki haplotip ve nükleotid çeşitliliği de TBS'den sonra en yüksek olarak bulunmuştur.

Çift enzim RAD (ddRAD) dizileme sonuçlarına bakıldığında, genetik çeşitlilik oranı en yüksek Batı Karadeniz'de (çeşitlilik gösteren SNP oranı: %28), akabinde TBS'de (24'lük değer ile) görülmüştür. Yapılan Structure analiz sonuçları filogenetik ağaç analiz sonuçlarını desteklemektedir. Structure sonucu özgün XVIII haplotipine sahip bireylerin diğer popülasyondaki bireylerden farklılaştığı görülmektedir.

Bu çalışmada yapılan hem mtDNA belirteci analiz sonuçları hem de ddRAD sonuçları ışığında Marmara Denizi'nde bir mutur alt popülasyonu varlığından bahsedilmektedir. Marmara Denizi'ndeki özgün haplotipin varlığının korunması için mevcut bölgedeki popülasyon için hassas bir koruma stratejisi gerekmektedir.

Mevcut çalışma sonucunda özellikle şimdiye kadar herhangi bir çalışmada bulunmamış yeni mtDNA haplotiplerinin ortaya çıkarılması bundan sonra hem Türkiye'de hem Dünya'da yapılacak çalışmalar için verilerin karşılaştırılmasına olanak sağlayacaktır.

Türkiye'de daha önce Türk Boğazlar Sistemi (TBS) ve Ege Denizi'nde yaşayan muturların genetik yapısının belirlenmesinde RAD Dizileme'nin kullanılmamış olması sebebiyle mevcut çalışma, ilk çalışma niteliğindedir.

Bu çalışma, İstanbul Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje numarası: 51782.

Abstract:
It is known that 10 species have been living in Turkish Seas belonging to Ordo: Cetacea (dolphins and whales). Harbour Porpoise, Phocoena phocoena (Linnaeus, 1758) is one of the most common species of cetaceans in Turkey. Harbour porpoise is a cosmopolitan species distributed in the Northern Hemisphere. It is known to be widespread in the North Atlantic, North Pacific and Black Sea, and rarely in the Sea of Marmara. Live observation, live and dead stranding records have been reported in the Aegean Sea. The species is not recorded in the Mediterranean Sea anymore.

Harbour porpoises are divided into three sub-species; Phocoena phocoena vomeria in the North Pacific, Phocoena phocoena phocoena in the North Atlantic and Phocoena phocoena relicta in the Black Sea. In addition, the porpoise population which lives in Iberia and Mauritania coasts has been suggested to be represented by a different subspecies which is named; Phocoena phocoena meridionalis. The Black Sea harbour porpoise population is found to be morphologically and genetically separated from the Atlantic harbour porpoise population and represented by the Phocoena phocoena relicta Abel, 1905.

Genetic structure of this species has been studied using mtDNA and nuclear DNA markers in Turkey. The unique haplotype detected in some individuals in the Marmara Sea, especially in the Gulf of Izmit, indicates that the porpoises in this area may be genetically differentiated, in other words, there might be an isolated harbour porpoise population in the Marmara Sea.

The aim of this study is to isolate DNA from the skin tissues of harbour porpoises sampled in Turkish coasts between 1999-2018, and investigate the genetic structure of the species using mitochondrial DNA (mtDNA) and nuclear DNA (RAD sequencing) markers.

In this study, a total of 88 (Western Black Sea: 48, Eastern Black Sea: 19, Turkish Straits System (TSS): 19, Aegean Sea: 2) harbour porpoise mtDNA sequences are obtained. The presence of 14 different mtDNA haplotypes are revealed and five of these haplotypes are found to be new that were not found in any other previous studies. According to Φst calculations, it is shown that the harbour porpoise subpopulation in the Marmara Sea show a statistically significant differentiation from other subpopulations in the Black Sea. The highest haplotype and nucleotide diversity is observed in the TSS. Haplotype and nucleotide diversity in the Western Black Sea subpopulation is also found to be the highest after the TSS subpopulation.
According to the double digest RAD (ddRAD) sequencing results, the highest genetic diversity is observed in the Western Black Sea (SNP ratio: 28%), followed by the Turkish Straits System (TSS) (with the ratio of 24%). It is identified that the individuals with the unique XVIII haplotype is separated from other individuals. Structure analysis results support the phylogenetic tree analysis results.

As a result of mtDNA and ddRAD analysis results, it is mentioned that there is a harbour porpoise subpopulation in the Marmara Sea. In order to preserve the existence of the unique haplotype in the area, a sensitive conservation strategy is required for the harbour porpoise supopulation in the Marmara Sea.

The finding of new mtDNA haplotypes, that are only found in this study, will allow the comparison of data between further studies both in Turkey and in the world.

This study is the first study, in which the RAD sequencing is used in harbour porpoise samples in the Turkish Straits System (TSS) and the Aegean Sea in order to determine the genetic structure of the species.

This study is supported by Scientific Research Projects Coordination Unit of Istanbul University. Project number: 51782.