Göller yöresinde yetiştirilen ekmeklik buğday çeşitlerinin /populasyonlarının genetik uzaklıklarının belirlenmesi
Determination of genetic distances cultivated of bread wheat varieties/populations in lake district
Yazar: DEMET ALTINDAL
Danışman: PROF. DR. İLKNUR AKGÜN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Botanik = Botany ; Genetik = Genetics

Özet:
Bu çalışmada kullanılan ekmeklik buğday genotipleri, Isparta ve Burdur'un ilçe ve köylerine gidilerek yörede yetiştiriciliği yapılan yerlerden temin edilmiştir. Bu amaçla yaklaşık 104 köye gidilmiş ve 45 farklı lokasyondan 72 adet buğday tohumu örneği alınmıştır. Toplanılan tohum materyalinin kaynağı hakkında bilgi alabilmek için üreticilere yönelik anket formu düzenlenmiştir. Değerlendirmeye alınan 72 adet buğday genotipi içerisinden seçilen, 23 adet ekmeklik buğday genotipi ve anket sonucuna göre yörede en fazla yetiştiriciliği yapılan 5 buğday çeşidi tarımsal özellikleri yönünden karşılaştırılmak üzere, 2009-10/2010-11 yılları arasında Isparta koşullarında denemeye alınmıştır. Ayrıca, genetik farklılıkları belirlemek için ISSR DNA moleküler işaretleyici tekniği kullanılmıştır. Araştırmanın birinci aşamasında, morfolojik gözlemler sonucunda seçilen ekmeklik buğdaylar; başak ve tane özellikleri, tarımsal özellikleri ve sarı pas hastalığı yönünden incelenmiştir. Sarı pas hastalığı yönünden incelendiğinde genotiplerin çoğunluğu (% 88) toleranslı, çok az bir kısmının dayanıklı (% 2) olduğu görülmüştür. Buğday genotiplerinin bazı başak özellikleri değerlendirildiğinde, 32K16 ve 15Ç52 nolu genotiplerin daha kısa gagalı ve kılçıksız bir iç kavuza, 32Y27 ve 15G62 nolu genotiplerin üst dış kavuzunun daha uzun gagalı oldukları belirlenmiştir. Yine 15Ç52 nolu genotipin belirgin şekilde dış ve iç kavuz tüylüdürAraştırmanın ikinci aşamasında ise 2009-10/2010-11 yıllarında bazı tarımsal özellikler yönünden genotipler karşılaştırılmıştır. İncelen özelliklerden bitki boyu 8.05-10.50 cm arasında değişmiş  ve yerel populasyonlarda daha uzun olduğu belirlenmiştir. Denemede kullanılan buğday genotiplerinde başak uzunluğu 8.05-10.35, başakçık sayısı 15.52-20.71 adet, başakta tane sayısı 21.00-47.74 adet ve başakta tane ağırlığı 0.76-1.94 g arasında değişim göstermiştir. Genel olarak toplanan birçok materyalde başaklanma süresi 183.67-192.00 gün arasında varyasyon göstererek kontrol çeşitlere göre daha uzun olmuştur. Buğday genotiplerinde m 2 'de başak sayısı 245.95-569.29 adet, biyolojik verim 759.78-1291.26 kg/da,  tane verimi 209.02-363.86 kg/da arasında değişmiştir. Toplanan buğdayda tane verimi yönünden kontrol çeşitlerin (339.24-264.11 kg/da) birçoğunu önemli seviyede geçen genotipler belirlenmiştir. Bin-tane ağırlığı yerel populasyonlarda 35.81-48.14 g, kontrol çeşitlerde ise 37.02-45.53 g olarak belirlenmiştir. Genotipe göre hasat indeksinin değiştiği, genel olarak yerel çeşitlerde (% 22.64-32.67) hasat indeksinin daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Denemede kullanılan buğday çeşit/populasyonlarda hektolitre ağırlığı 66.62-81.50 kg arasında değişim göstermiştir. Yerel populasyon içerisinde bazılarının tescilli çeşitlerden daha yüksek hektolitre ağırlığına sahip oldukları belirlenmiştir. Araştırmada buğday genotiplerin protein oranı kontrol çeşitlerde % 9.31-12.96, yerel populasyon ise % 8.09-14.72 arasında değişmiştir. Araştırmada başakçık sayısının artması, başakta tane sayısının ve ağırlığının artmasına neden olmuştur. Tane verimi ile hasat indeksi arasında yüksek korelasyon (r=0.636**) değerinin bulunması ve bitki boyu ile hasat indeksi arasında olumsuz ilişkinin belirlenmesi (r=-0.296**) kısa boylu genotiplerin seçilmesi gerektiğini ortaya koymuştur. Buğday çeşit/populasyonlarının tarımsal özelliklere göre yapılan sınıflandırma ve kümeleme analizlerinde; toplanan yerel populasyonların hiçbiri % 100 oranında kontrol çeşitlere benzememiştir. Ancak, bazı genotiplerin benzerlik oranı daha yüksek bulunmuştur. Tarımsal özellikler yanında moleküler belirleyicilere de bu araştırmada yer verilmiştir. Çalışmada, 23 yerel ekmeklik buğday ve 5 tescilli çeşit, 23 adet primer ile ISSR-PCR yöntemi kullanılarak taranmıştır. Bu primerlerden sadece 16'sı polimorfik bant üretmiştir. Polimorfizm oranı kontrol olarak kullanılan çeşitlerde % 0-70 arasında, diğer buğday genotiplerinde ise % 30-100 arasında değişmiştir. Yine, materyalin toplanması esnasında belirli çeşit ismi verilen genotipler kontrol çeşitlerine benzerlik göstermemiştir. UPGMA analizi sonucunda çizilen fenogramda 15Ç52 ve 32E04 nolu genotipler birbirine en uzak çeşitler, Cumhuriyet-75 ile Atay-85 ise birbirine en yakın çeşitler olarak saptanmıştır.  

Araştırma sonucunda, toplanan yerel ekmeklik buğday populasyonlarında tane verimi ve kalite özellikleri yönünden kontrol çeşitlerden üstün olanlar belirlenmiştir. Kümeleme ve moleküler analiz sonuçlarına göre toplanan buğday genotiplerinde varyasyonun olduğu ve bu varyasyondan yararlanılarak yeni çeşitlerin geliştirilebilmesi mümkün olacaktır.

Abstract:
Bread wheat genotypes used in this study were obtained by visiting villages that cultivate bread wheat in Isparta and Burdur province.  For this purpose 104 villages were visited and 72 wheat samples were collected from 45 different locations. A questionnaire was designed to get information from farmers about the source of seed material collected. Regarding the result of survey results, 5 commonly grown varieties and 23 genotypes of the 72 were selected to be tested in terms of agronomic characters during 2009-2010 and 2010-2011 years in Isparta. In order to determine the genetics differences among genotypes, ISSR DNA molecular marker technique was used. In the first stage of the study, bread wheat genotypes selected according to morphological observations were examined in terms of spike, grain and agronomic properties and yellow rust disease. When genotypes were examined in terms of yellow rust tolerance, it was found that most of the genotypes (88 %) were tolerant, and 2 % were resistant. When spike characters of the genotypes were examined, it was found that 32K16 and 15Ç52 genotypes had shorter beak, and smooth lemma whereas 32Y27 and 15G62 genotypes had longer beak for gluma. 15Ç52 had prominently hairy lemma and gluma. In terms of spikelet frequency, it was found that majority of the genotypes had moderate frequency. Of the collected samples, 78.76 and 21.74 % had white and red spikes, respectively. In terms of grain characters, wheat genotypes were found to have different characteristics than control. Of the collected samples, 61 and 39 % had white and red grains, respectively. In the second stage of the study, genotypes were compared in terms of agronomic properties during 2009-2010 and 2010-2011 growing season. Among the examined properties, plant height ranged between 8.05-10.50 cm and local populations were taller. Among the other examined properties, spike height (cm), number of spikelets, number of grain per spike, weight of spike per grain (g) were 8.08-10.35, 15.52-20.71, 21.00-47.74 and 0.76-1.94, respectively. Spike length and number of spikelets in wheat genotypes were different from the control varieties. In general, days from heading to maturity of wheat genotypes were in the range of 183.67-192.00 respectively and it was significantly longer than the control varieties. The number of spike per square meter, biological yield (kg/da) and grain yield (kg/da) ranged from 245.95-569.29, 759.78-1291.26 and 209.02-363.86, respectively. Some of the collected genotypes had higher grain yield than control. Thousand seed weight of local and control group were 35.81-48.14, 37.02-45.53 g, respectively. Harvest index changed according to the genotypes and harvest index in local varieties (22.64-32.67 %) was in general lower. Hectoliter weight of variety/population ranged between 66.62-81.50 kg. It was found that some of the local varieties had higher hectoliter weight than registered varieties. Protein ratio was found as 9.31-12.96 and 8.09-14.72 percent for control and local wheat genotypes, respectively. Increasing number of spikelets per spike caused an increase in the number of grain per spike and grain weight. High correlation between grain yield and harvest index (r=0.636) and negative correlation between plant height and harvest index (r=-0.296) suggested select shorter genotypes. Classification and clustering analysis made on the basis of wheat variety/populations' agronomic characteristics showed that collected local genotypes were 100 % dissimilar to the control varieties. However, some genotypes were highly similar. In this research, besides agricultural characteristics the molecular markers were also included.  In the study, 23 local bread wheat genotypes and 5 registered cultivars were screened with 23 primers by using ISSR-PCR method. Of these primers, only 16 produced polymorphic bands. Polymorphism ratio was found as 0-70 % and 30-100 % in control and other wheat genotypes, respectively. Genotypes classified as variety during sample collection also were different from control varieties. The UPGMA phenogram analysis indicated that genetic distance between 15Ç52 and 32E04 genotypes was highest whereas, the highest similarity was found between Atay-85 and Cumhuriyet-75 cultivars.

Results showed that some of the collected local bread wheat varieties had superior grain yield and quality characters than control varieties. According to the results obtained from cluster and molecular analyses, it was found that there was a variation among collected wheat genotypes and by using this variation it would be possible to develop new varieties.