Türler ve cinsler arası ayçiçeği melezlerinin orobanş parazitine ve mildiyö hastalığına dayanıklılıklarının belirlenerek ayçiçeği ıslahında kullanılması
Determination of the resistance of interspecific and intergeneric sunflower hybrids to orobanche parasitic weed and downy mildew disase and their use in sunflower breeding
Yazar: NURİ GÖKTUĞ BAYRAKTAROĞLU
Danışman: PROF. DR. YALÇIN KAYA
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Ülkemizde en önemli yağ bitkisi olan ayçiçeğinde, tane ve yağ verimi gibi ekonomik değeri olan faktörleri etkileyen nedenlerin başında orobanş paraziti (Orobanche cumana Wallr) ve mildiyö hastalığı (Plasmopara halstedii) gelmektedir. Bu iki biyotik stres etmenine genetik dayanıklılık veya yüksek tolerans üreticiler tarafından tercih edilen özelliklerdendir. Yabani ayçiçeği türleri, başta ülkemizde ve dünyanın birçok yetiştirici bölgesinde önemli zararlara neden olan orobanş paraziti, mildiyö ırkları ile diğer biyotik ve abiyotik stres koşullarına dayanıklı birçok gen kaynağına sahiptir. Çalışma kapsamında yabani kaynaklarda bulunan dayanıklılık gen kaynaklarından ayçiçeği ıslah çalışmalarında yararlanılması amaçlanmıştır. Bu çerçevede araştırmada birçok interspesifik ve interjenerik melezlemeler yapılmıştır. Bu doğrultuda 7 adet yabani ayçiçeği genotipi ile Asteraceae familyasından 4 adet yabani genotip baba hat olarak, orobanş paraziti ve mildiyö hastalığına hassas çeşitler olan 4 adet CMS, 2 adet maintainer ana hat olarak kullanılıp, melezlenerek F1 melezi elde edilmiş ve ertesi yıl bu melezler kendilenerek F2 nesli elde edilmiştir. Oluşturulan intersipesifik ve interjenerik hibritlerin orobanş ve mildiyö hastalığına karşı testleri laboratuvar koşullarında yapılmıştır. İnokülasyon testlerinde kullanılan orobanş tohumları keşif survey yöntemi kullanılarak Trakya bölgesinde geniş bir alanı temsil edecek şekilde toplanmıştır. Hastalık testlerin de kullanılan patojen materyalleri ise Trakya bölgesinde yaygın mildiyö epidemisi görülen farklı lokasyonlardan toplanmıştır. Orobanş testi değerlendirmelerinde; Pustovit yöntemi kullanılarak saldırı derecesi (SD) hesaplanmış, mildiyö testlerinde ise test edilen bitki sayısı / hasta bitki sayısı oranına göre dayanıklılık belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen F2 jenerasyonlarının NMR spektrografisiyle yağ oranları ölçülmüştür. Carduus acanthoides L.ve 3 ayrı IMI-CMS hat ile yapılan türler arası melezlerinin kendilenmesiyle elde edilen F2 neslinde orobanşa dayanıklı ve yüksek yağ oranı içeren en yükseği %54 olan tek bitkiler elde edilmiştir. IMI-CMS-2×H.annuus F2 neslinde mildiyö hastalığna dayanıklı tek bitkiler elde edilmiştir. Centaurea solstitialis ve 2 ayrı IMI-CMS ve Cichorium intybus×Maintainer-1 ile melezlerinin F2 neslinde orobanşa dayanıklı, saldırganlık derecesi:0 tek bitkiler ile mildiyöye dayanıklı, test edilen bitki sayısı/hasta bitki sayısı:10/0 olan tek bitkiler mevcuttur. IMI069-A, IMI-CMS1 × IMI-078-A ve H.argophyllus melezlerinin F2 neslinde orobanşa dayanıklı ve mildiyöye yüksek toleranslı, yağ içeriği %45-51,8 arasında tek bitkiler elde edilmiştir. Hassas maintainer-1×H. bolanderi melezlerinin F2 neslinde saldırganlık derecesi:1 olan tek bitkiler elde edilmiş, ancak mildiyö testlerinde çimlenme olmaması nedeniyle net değerlendirme yapılamamıştır. IMI-CMS-1×H. grosseserratus ve H.atrorubens melezlerinin F2 neslinde orobanş ve mildiyöye genetik dayanıklılık barındıran tek bitkiler mevcuttur. Maintainer-1×H. petiolaris ve H. petiolaris subsp. melezlerinin F2 neslinde orobanşa dayanıklı ve mildiyöye toleranslı, yağ içeriği en yükseği %51,34 olan tek bitkiler elde edilmiştir. Çalışmanın sonucunda bulunan veriler değerlendirildiğinde, hassas hatlar ve yabani türler arasında yapılan melezlerin kendilenmesiyle elde edilen F2 nesillerinde orobanş ve mildiyö hastalığının yeni ırklarına dayanım gösteren genler mevcuttur. Bu dayanıklı bitkilerin ayçiçeği dayanıklılık ıslah çalışmalarında yeni kaynak oluşturmak için melezlemelerde kullanılmasının yolu açılmıştır. Ayrıca ayçiçeği üretimi açısından büyük önem taşıyan yüksek yağ oranına sahip melezler elde edilerek, yağ oranı yüksek yeni kaynak geliştirmede kullanılabilecektir.

Abstract:
In sunflower which is the most important oil seed crop in our country, seed and oil yield are significantly influenced by the parasitic weed broomrape (Orobanche cumana Wallr) and the downy mildew (Plasmopara halstedii) disease. Genetic resistance or high tolerance to these two biotic stres factors are the preferred traits by producers. Wild sunflower species possess many genetic resources resistant to broomrape parasite, which causes significant damage in our country and many cultivation regions World wide, as well as to the downy mildew pathogenraces, under both biotic and abiotic stres conditions. In this study, it is aimed to get benefit from there sistance genetic resources found in wild resources in sunflower breeding programs. Numerous interspecific and intergeneric crosses have been made for this purpose. For this, 7 genotypes of wild sunflower and 4 wild genotypes from the Asteraceae family were used as paternal lines, along with 4 cytoplasmic male sterile (CMS) and 2 maintainer sunflower varieties that are sensitive to broomrape and downy mildew as maternallines. F1 hybrid off spring were obtained by crossing these, and the next year, these hybrids were self-pollinated to obtain F2 generation. Tests for broomrape and downy mildew resistance of the created interspecific and intergeneric hybrids were conducted under laboratory conditions. The broomrape seeds used in inoculation tests were collected using the discovery survey method to represent a wide area in the Thrace region. The pathogenic materials used in disease tests were collected from different locations where downy mildew epidemics were wid espread in theThrace region. In broomrape test evaluations, aggressiveness level (SD) was calculated using the Pustovit method, while in downy mildew tests, resistance was determined based on the ratio of the number of tested plants to the number of diseased plants. In addition, the oil content of the obtained F2 generation was measured by NMR spectrography. Hybrids obtained through self-pollination of interspecific and intergeneric crosses between Carduus acanthoides L. and 3 different IMI-CMS lines resulted in single plants with broomrape resistance and the highest oil content, reaching up to 54%. In the F2 generation of IMI-CMS-2 line×H.annuus, single plants resistant to downy mildew were obtained. In the F2 generation of crosses between Centaurea solstitialis and 2 different IMI-CMS and Cichorium intybus. Maintainer-1, single plants with broomrape resistance (aggressiveness degree: 0) and downy mildew resistance (tested plant count/diseased plant count: 10/0) were identified. In the F2 generation of IMI-069-A, IMI-CMS × IMI-078-A and H.argophyllus crosses, single plants with resistance to broomrape and tolerance to downy mildew, with oil content ranging from 45% to 51.8%, were obtained. In the F2 generation of crosses between sensitive Maintainer-1× H. bolanderi, single plants with an aggressiveness degree of 1 were obtained, but due to insufficient germination in mildew tests, a clear evaluation could not be made. In the F2 generation of IMI-CMS-1×H.graosseserratus and H. atrorubens crosses, single plants with genetic resistance to broomrape and downy milde wwere identified. In the F2 generation of Maintainer-1×H.petiolaris and H.petiolaris subsp. crosses, single plants with Orobanche resistance and mildew tolerance, with the highest oil content of 51.34%, were obtained. When the data obtained in the study are evaluated, it is concluded that there are genes in the F2 generations obtained by self-pollination of hybrids made between sensitive lines and wild species thats how resistance to new strains of broomrape and mildew diseases. The way has been opened for these resistant plants to be used in sunflower resistance breeding programs to create new sources. Additionally, obtaining hybrids with high oil content, which is crucial for sunflower production, can be utilized in developing new sources with elevated oil content.