İstanbul kekiği (Origanum vulgare subsp. hirtum) (Link) Iestwaart popülasyonlarında kısıtlı sulamanın agronomik, teknolojik, fizyolojik özelliklere etkisi ve kurağa dayanıklı genotiplerin belirlenerek markör destekli seleksiyon ile ilişkilendirilmesi
Effect of deficit irrigation on agronomic, technological and physiological properties of Istanbul oregano (Origanum vulgare subsp. hirtum) (Link) Iestwaart populations and determination of drought-resistant genotypes and associating them with marker-assisted selection
Yazar: UĞUR TAN
Danışman: PROF. DR. OLCAY ARABACI
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Kuraklık = Drought ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Origanum vulgare = Origanum vulgare ; Polietilen glikoller = Polyethylene glycols ; Uçucu yağlar = Essential oils

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, İstanbul kekiği (Origanum vulgare subsp. hirtum)'nin farklı genotiplerinin kısıtlı sulama koşullarında agronomik, teknolojik ve fizyolojik olarak verdiği tepkiler araştırılmış ve kısıtlı sulamaya toleranslı genotiplerin belirlenmesi hedeflenmiştir. Aynı zamanda 140 farklı genotipin serada yapılan ön çalışması sonucunda elde edilen toleranslı, alternatif ve hassas olmak üzere seçilmiş olan 12 genotipin tarla çalışmaları yapılarak serada yapılmış olan çalışmanın başarısı araştırılmıştır. Bununla birlikte seçilmiş 12 genotipte 9 EST-SSR primeri kullanılarak elde edilen sonuçlar ile tarla ve laboratuvar çalışması sonuçları kıyaslanarak, primerlerin kuraklığa dayanıklılık ile ilişkilendirilmesi ve dayanıklı genotiplerin belirlenmesi amaçlanmıştır.
Materyal ve Yöntem: Çalışma materyali, 113O285 no'lu TÜBİTAK projesi kapsamında Origanum vulgare subsp. hirtum türünün 5 adet (A, B, C, D ve E) popülasyonun tarla koşullarında yüksek verimli ve kaliteli klonların seleksiyonunun yapıldığı ıslah çalışmasının sonunda oluşturulan A ve B klonlarından seçilmiştir. Çalışmada İstanbul kekiği popülasyonlarının klonlarından tarla denemesi kurulması için seçilen 140 adet genotipte sera koşullarında Polietilen Glikol 6000 (PEG 6000) kullanılarak ön çalışma yapılmıştır. Serada yapılan ön çalışmadan seçilen 12 farklı genotipin tarla denemesi, 2018-19, 2019-20 ve 2020-21 yıllarında, üç yıl süre ile Aydın Adnan Menderes Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Anabilim Dalı'nın Tıbbi Bitkiler deneme alanında yürütülmüştür. Deneme, bölünmüş parseller deneme desenine göre 4 tekrarlı olarak kurulmuş, deneme faktörleri 12 farklı genotip ve kısıtlı sulama (tarla kapasitesinin %33, %67 ve %100) miktarlarından oluşturulacak şekilde planlanmıştır. Çalışmada 9 EST-SSR primeri kullanılarak 12 farklı genotipte gerçekleştirilen analiz sonuçları ile birlikte agronomik ve teknolojik veriler birleştirilip Cluster analizi yapılarak
dendogram oluşturulmuş ve genotipler arasındaki benzerlikler incelenmiştir.
Bulgular: Çalışmada incelenen özelliklerin değerleri; bitki boyu 51,8-70,8 cm, yeşil herba verimi 521,1-1539,3 kg/da, drog herba oranı %31,3-47,8, drog herba verimi 203,2 – 701,5 kg/da, drog yaprak oranı %47,7-66,8, drog yaprak verimi 109,6-390,7 kg/da, sap oranı %33,2- 52,3, sap verimi 87,1-310,8 kg/da, kuru madde oranı %32,5-44,1, kuru madde verimi 189,4-585,9 kg/da, oransal nem %55,9-67,5, SPAD 25,0-60,3, uçucu yağ oranı %4,6-8,8, carvacrol oranı %59,9-94,0, uçucu yağ verimi (l/da) 5,5-33,4, FRAP %47,8-84,6, DPPH %24,6-75,9, flavonoid 77,1-182,4 mg Rutin/g aralığında saptanmıştır. Kısıtlı sulama koşulları ile birlikte 2020 yılında (ilkbahar kısıtlı sulama) bitki boyu, yeşil herba verimi, sap verimi ve kuru madde verimi gibi özelliklerde azalma olurken drog yaprak veriminin değişmediği saptanmıştır. Bununla birlikte tüm teknolojik özelliklerde (uçucu yağ oranı, uçucu yağ verimi, antioksidan, antiradikal ve flavonoid) kısıtlı sulama ile birlikte artış olduğu belirlenmiştir. 2021 yılında (tüm vejetasyon kısıtlı sulama) ise %100 sulanan parsellerde agronomik parametrelerin bazılarında azalma görülürken, %33 sulama dozunda teknolojik parametrelerde önceki yıldaki gibi artış olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen dendograma göre toleranslı ve hassas genotiplerin farklı gruplar oluşturduğu dikkati çekmiştir.
Sonuç: İstanbul kekiği uçucu yağ bitkisi olarak kullanılan bir bitki olduğu için kısıtlı sulama imkanları olan bölgelerde rahatlıkla kullanılabilir. Bu bakımdan su kaynaklarının yetersiz olduğu ülkemizde geleceği olan bir bitkidir. Sera çalışmasında belirlediğimiz toleranslı bitkilerden C-548 nolu genotip dışında tüm genotipler tarla ve laboratuvar çalışmalarının sonuçları ile uyumlu bulunmuştur. Bu durum sera ön çalışmasının başarılı olduğunu göstermiştir. Ayrıca A-210, B-575, C-290, C-425, E-11 ve E-302 nolu genotipler kısıtlı sulama koşullarında kullanılabileceği saptanmıştır. Moleküler çalışma sonucunda OR9, OR10, OR12, OR40 ve OR44 primerlerinin genotipleri ayırmada diğer primerlere göre daha başarılı olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Origanum vulgare subsp. hirtum, Polietilen glikol, Uçucu yağ, Kuraklık, Moleküler genetik

Abstract:
Objective: In this study, effects of deficit irrigation on agronomic, technological and physiological responses of different genotypes of Istanbul oregano (Origanum vulgare subsp. hirtum) were investigated also it was aimed to determine tolerant genotypes for drought. 12 genotypes were selected as tolerant, alternative and sensitive according to preliminary study that conducted with 140 different genotypes in the greenhouse. The success of the study carried out in the greenhouse was investigated by comparing it with the field study. Connections between primers and drought resistance were investigated by comparing the results of 9 EST-SSR primers with field and laboratory studies on 12 selected genotypes.
Material and Methods: Origanum vulgare subsp. hirtum species (A, B, C, D and E) populations were selected on field conditions from high-yield A and B clones. In the study, a preliminary study was carried out using Polyethylene Glycol 6000 (PEG 6000) in greenhouse conditions with 140 genotypes in order to establish a field study from clones of Istanbul oregano populations. The field study was conducted with 12 different genotypes which selected from the preliminary study that conducted in the greenhouse. The field study take place in the Medicinal Plants fields of Aydın Adnan Menderes University, Faculty of Agriculture, Department of Field Crops for three years in 2018-19, 2019-20 and 2020-21. It was conducted with 4 replications according to split plots design, and aplications were formed with 12 different genotypes and irrigation levels (33%, 67% and 100% of soil capacity). In the study, a dendogram was drawn by combining the agronomic and technological data together with the results of the analysis on 12 different genotypes using 9 EST-SSR primers, also similarities between the genotypes were examined.
Results: Plant height 51,8-70,8 cm, fresh herb yield 521,1-1539,3 kg/da, drug herb ratio 31,3-47,8%, drug herb yield 203,2–701,5 kg/da, drug leaf ratio 47,7-66,8%, drug leaf yield 109,62-390,65 kg/da, stem yield 87,1-310,8 kg/ha, stem ratio 33,2- 52,3%, dry matter yield 189,38-585,93 kg/da, relative humidity 55,9-67,5%, SPAD 25,0-60,3, essential oil ratio 4,6-8,8%, essential oil yield 5,5-33,4 l/da, FRAP 47,8-84,6%, DPPH 24,6-75,9%, flavonoid 77,1-182,4 mg Rutin/g and carvacrol was found as 59,9-94,0%. It was determined that while plant height, fresh herb yield, dry matter yield and stem yield decreased in 2020 with deficit irrigation conditions. However, it was determined that there was an increase in all technological properties (essential oil ratio, essential oil yield, antioxidant, antiradical and flavonoid) with deficit irrigation. In 2021 while some of the agronomic parameters were decreased in 100% irrigated dose, it was revealed that there was an increase in technological parameters at 33% irrigation dose, as previous year. According to the dendogram graph, tolerant and sensitive genotypes were formed different groups.
Conclusion: Since Istanbul oregano is a plant used as an essential oil plant, it can be used easily in regions with limited water conditions. In this respect, it is a plant with a future in our country where water resources are insufficient. Preliminary greenhouse study were found to be compatible with the results of field and laboratory studies, except for the genotype C-548. In this case, it can be said that the preliminary greenhouse study was successful and the genotype C-548 showed different characteristics in field conditions. In addition, it was determined that genotypes A-210, B-575, C-290, C-425, E-11 and E-302 could be used in limited irrigation conditions. As a result of molecular study, it was determined that OR9, OR10, OR12, OR40 and OR44 primers were more successful than other primers in separating genotypes.

Keywords: Origanum vulgare subsp. hirtum, Polyethylene glycol, Essential oil, Drought, Molecular genetics