Bazı Triticum monococcum genotiplerinin belirli element içerikleri için GWAS analizi
GWAS analysis of some Triticum monococcum genotypes for the content of particular elements
Yazar: FATMA GÜL MARAŞ VANLIOĞLU
Danışman: PROF. DR. EMRE KESKİN ; PROF. DR. HAKAN ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Biyoteknoloji Enstitüsü / Temel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Malnütrisyon, özellikle gelişmekte olan ve tahıl esaslı gıdalar ile beslenilen ülkelerde insan sağlığını önemli ölçüde etkileyen bir faktördür. Bu nedenle tahıllarda besin içeriğini arttırmak öncelikli bir araştırma alanıdır ve geniş bir genetik varyasyona sahip olarak bu çeşitliliğin ıslahta kullanılması sürdürülebilir bir yaklaşımdır. İlk kültüre alınan ve besin içeriği yönünden zengin olan Siyez (Triticum monococcum) bu amaçla kullanılabilir. Bu çalışmada 252 adet aksesyondan oluşan T. monococcum koleksiyonunda dizileyerek genotipleme (GBS) metodu ile Genom Boyu İlişkilendirme Çalışmaları (GWAS) analizi yapılmıştır. Koleksiyon mikro (Fe, Zn, Cu ve Mn) ve makro (Mg ve Ca) element içerikleri, bin tane ağırlığı (TKW) ve bitki boyu (BB) gibi özellikler için değerlendirilmiştir. İncelenen özellikler için yüksek varyasyon ve düşük ila orta kalıtım dereceleri gözlenmiştir. Üç farklı alt popülasyon varlığı ADMIXTURE programı kullanılarak ve temel bileşen analizi (PCA) yapılarak ortaya konulmuştur. Belirlenen özellikler için GWAS analizi, R'da Bellek Verimli, Görselleştirmeyle Geliştirilmiş ve Paralel Hızlandırılmış Araç (rMVP) paketi kullanılarak FarmCPU ve MLM modeline göre gerçekleştirilmiştir. Yukarıdaki belirtilen özellikler için FarmCPU modeline göre Bonferroni eşik değeri üzerinde toplam 26, MLM modeline göre ise toplam 15 MTA tanımlanmıştır. Bu çalışma, T. monococcum germplazmında element içerikleri, TKW ve BB için yüksek genetik çeşitliliğin varlığını; buğdayın besin kalitesini iyileştirmek amacıyla A genomundaki varyasyonu arttırmak için yararlı olacak yeni lokusları belirlemede GWAS analizinin faydasını göstermiştir.

Abstract:
Malnutrition is a factor that significantly affects human health, especially in developing and grain-based fed countries.  ort his reason, increasing the nutritional content of cereals is a priority research area and using genotypes having a wide genetic variation in breeding program ise a sustainable approach. Einkorn (Triticum monococcum), which was first cultivated and rich in nutritional content, can be used  ort his purpose. In this study, Genome Wide Association Studies (GWAS) was performed through genotyping by sequencing (GBS) method in a T. monococcum collection consisting of 252 accessions. The collection was evaluated for properties such as micro (Fe, Zn, Cu, and Mn) and macro (Mg and Ca) element contents, thousand kernel weight (TKW) and plant height (PH). High variation and low to moderate heritability were observed for the traits studied. Three different subpopulations were identified using the ADMIXTURE program and principal component analysis (PCA). GWAS analysis for the identified features was performed in R according to the FarmCPU and MLM model using the Memory Efficient, Visualization Enhanced and Parallel Accelerated Tool (rMVP) package. For the above-mentioned features, a total of 26 MTAs were identified above the Bonferroni threshold according to the FarmCPU model and a total of 15 MTAs according to the MLM model. This study determined the presence of high genetic diversity for element contents, TKW, and PH in T. monococcum germplasm; demonstrated the utility of GWAS analysis in identifying novel loci that would be useful to increase variation in the A genome to improve nutritional quality of wheat.