Hibrit biber (Capsicum annuum L.) ıslahında biyolojik test ve moleküler işaretleyici yardımıyla hat ve aday hibritlerin geliştirilmesi
Improvement of inbred lines and candidate hybrids with biological test and molecular marker assisted selection in hybrid pepper (Capsicum annuum L.) breeding
Yazar: RAMAZAN ÖZALP
Danışman: PROF. DR. ERSİN POLAT
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
ÖZET
HİBRİT BİBER (Capsicum annuum L.) ISLAHINDA BİYOLOJİK TEST VE MOLEKÜLER İŞARETLEYİCİ YARDIMIYLA HAT VE ADAY HİBRİTLERİN GELİŞTİRİLMESİ

    Domates lekeli solgunluk virüsü (Tomato spotted wilt virus=TSWV), biber yetiştiriciliğinde zarar veren önemli virüs hastalıkları arasında yer almaktadır. Kimyasal mücadelesi bulunmayan bu hastalığa karşı en etkili yöntem dayanıklı çeşitlerin geliştirilmesidir. TSWV, biberde Capsicum chinense orijinli tek dominant Tsw geni ile kontrol edilmektedir. Bu tez çalışmasında; biyolojik (klasik) ve moleküler test (markır yardımlı seleksiyon-MAS) yöntemleri uygulanarak TSWV'e dayanıklı (Tsw geni içeren) hat ve aday hibritlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma, Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü (BATEM), Sebzecilik ve Süs Bitkileri Bölümü Aşağı Kocayatak araştırma seraları/kompartmanları ve Moleküler Biyoloji Bölümü laboratuarlarında 2012-2017 yıllarında yürütülmüştür. 
    Materyal olarak; heterezigot dayanıklı ve hassas 34 ticari çeşit ve 33 adet BATEM ıslah hatları kullanılmıştır. Dayanıklı kontrol materyali olarak PI152225, hassas kontrol olarak da Serademre 8 çeşidi kullanılmıştır. Sivri, çarliston, kapya ve dolma olmak üzere dört farklı meyve tipinde; çeşit X çeşit, çeşit X hat ve hat X hat melezlemeleri ile 139 melez populasyonu oluşturulmuştur. Seçilen F5 kademe hatlarda erken generasyon melezlemeleri yapılarak 27 aday hibrit geliştirilmiştir. F2, F4 ve F6 kademe kombinasyon açılım hatlarında Pedigri yöntemi ile seleksiyon yapılarak, hatlar, aday hibritler ve ticari çeşitlerde, biyolojik ve moleküler markır-işaretleyici yardımlı (co-dominant CAPS markır) test yöntemleri uygulanmış ve TSWV'e karşı dayanıklılık durumları tespit edilmiştir. Kullanılan izolat DAS-ELISA yöntemiyle doğrulanmıştır. Gen havuzu oluşturulması, melezlemeler, hatlarda seleksiyon ve kademe ilerlemesi uygulamaları, sera ve kompartmanlarda, moleküler test çalışmaları ise moleküler biyoloji laboratuarında yapılmıştır. Geliştirilen aday hibritlerde şahit çeşitler ile verim performans testi yürütülmüş ve üstün olanlar belirlenmiştir.
    Kombinasyon açılımlarının F2, F4, F6 kademelerinde ve aday hibritlerde toplamda 437 genotipte biyolojik, 346 genotipte moleküler testleme yapılmıştır. Biyolojik test sonuçlarına göre; 182 dayanıklı, 255 hassas belirlenmiş, dayanıklılık oranı % 42 olmuştur. Moleküler test sonuçlarına göre (346 genotipte); 150 homozigot-RR, 83 heterezigot-Rr ve 113 hassas-rr tespit edilmiş, dayanıklı oranı % 67 bulunmuştur. Moleküler testleme sonuçlarına göre sivri tipte 59, çarlistonda 24, kapyada 101 ve dolmada 49 genotip geliştirilmiştir. Toplam 217 genotipte karşılıklı olarak TSWV'e karşı biyolojik ve moleküler test yapılmış olup sonuçların birbiriyle uyum oranı % 79 bulunmuştur. Moleküler testleme yapılan 12 ticari çeşit heterezigot dayanıklı bulunmuştur. Sonuç olarak; TSWV için her iki yöntem birlikte değerlendirilerek homozigot-RR, heterezigot-Rr dayanıklı ve hassas-rr hatlar ve aday hibritler geliştirilmiştir. TSWV dayanıklılığı için yapılan Tsw geni taramalarında, moleküler ve biyolojik testleme sonuçlarının kısmen farklı olduğu görülmüştür. 
    Ülkemizde TSWV dayanıklılığını kıran (Resistance breaking-RB) izolatın varlığı, biber yetiştiriciliğini önemli düzeyde etkilemiş ve en önemli sorun haline gelmiştir. Özellikle taşıyıcısı olan trips (Frankliniella occidentalis) zararlısı ile mücadele oldukça zor ve pahalıdır. Gelinen noktada ıslah çalışmalarında kullanılacak yeni dayanıklılık kaynaklarının belirlenmesine ve bunlarla bağlantılı moleküler işaretleyicilerin geliştirilmesine çok ciddi ihtiyaç duyulmaktadır. Moleküler işaretleyici yardımlı seleksiyonun, ıslah çalışmalarında başarıyla uygulandığı görülmüş olsa da, çalışılan konuya göre biyolojik testlemeler ile birlikte yürütülmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Gelecekte, TSWV konusunda RB izolat dayanıklılığı tespit edilecek olan yeni genitörler ile tez çalışmasında yürütülen dayanıklılık ıslahı yöntemi uygulanarak, dayanıklı yeni hat ve çeşitlerin geliştirilmesi mümkün olacaktır.
 
ANAHTAR KELİMELER: Biber (C. annuum L.),  Biyolojik-klasik testleme, Dayanıklılık ıslahı, Domates lekeli solgunluk virüsü (TSWV), Moleküler işaretleyici yardımlı seleksiyon, Tsw geni, Virüs dayanıklılık,

Abstract:
ABSTRACT

IMPROVEMENT OF INBRED LINES AND CANDIDATE HYBRIDS 
WITH BIOLOGICAL TEST AND MOLECULAR MARKER ASSISTED SELECTION IN HYBRID PEPPER (Capsicum annuum L.) BREEDING

    Tomato spotted wilt virus (TSWV) has become widespread and has started to cause too much damage. The most effective method against this disease without chemical prevention is the development of resistant varieties. The Tsw single dominant gene originating from Capsicum chinense is resistance source available for commercial breeding of pepper against TSWV. In this thesis; biological (classical) and marker assisted selection-MAS (molecular test) methods are applied to develop TSWV resistant (containing Tsw gene) lines and candidate hybrids. The study was carried out in the Aşağı Kocayatak research greenhouses / compartments at Department of Vegetable and Ornamental Plants and Molecular Biology Department laboratories of Batı Akdeniz Agricultural Research Institute (BATEM) in 2012-2017.
    As a material; 34 commercial varieties and 33 BATEM breeding lines were used. PI152225 was used as a resistant control material and Serademre 8 was used as a susceptible control.  139 hybrid populations of variety X variety, variety X line and line X line have been formed in four different fruit types including long, charleston (banana), capia and bell. In the selected F5 stage lines, combination tests were performed and 27 candidate hybrids were developed. Resistance to TSWV were determined by applying biological and molecular marker (co-dominant CAPS marker) methods in F2, F4 and F6 stage segregation lines during line selection by Pedigri method with candidate hybrids and commercial varieties. The TSWV isolate was confirmed by DAS-ELISA method. In the developed candidate hybrids, the performance tests were performed the superior ones were determined. The study was designed and applied for the resistant varieties breeding.
    Biological testing of 437 genotypes and molecular testing of 346 genotypes were carried out in F2, F4, F6 stages of combination segregation lines and candidate hybrids. According to the results of the biological test; 182 resistant and 255 susceptible genotypes were determined with a resistance rate of 42%. According to molecular test results; 150 homozygous-RR, 83 heterozygous-Rr and 113 susceptible-rr genotypes were determined and the resistance rate was found to be 67%. According to the molecular results, 59 genotypes were developed in long type, 24 in charleston, 101 in capia and 49 in bell type. A total of 217 genotypes were mutually biologically and molecularly tested against to TSWV and the results were found to be harmony rate 79 %. In other words, 21% different results were obtained. 12 commercial varieties were found to be resistant heterozygous in molecular testing. As a result; homozygous-RR, heterozygous-Rr resistant and sensitive-rr lines and candidate hybrids for TSWV were developed by using both methods. TSWV resistance was found to be partially different from the molecular and classical test results.
    In our country, the presence of the resistance breaking isolate of TSWV has significantly affected on pepper cultivation and has become the most important problem. Especially, it is very difficult and expensive to combat a transmitter pests. At this point, there is a great need for the determination of new sources of resistance to be used in breeding studies and the development of related molecular markers. Although molecular marker-assisted selection has been successfully applied in breeding studies, it has been seen that it should be carried out together with biological tests. In the future, it will be possible to develop resistant new lines and varieties by using the new TSWV resistance resorces to be determined and the resistance breeding method applied in the thesis study.

KEYWORDS: Bilogical- classical testing, Molecular marker assisted selection, Pepper (C. annuum L.), Resistance breeding, Tomato spotted wilt virus (TSWV), Tsw gene, Virus resistance,