Erzurum fasulye (Phaseolus vulgaris L.) popülasyonunun morfolojik, moleküler karakterizasyonu ve seleksiyonu
Morphological, molecular characterization and selection of beans (Phaseolus vulgaris L.) population in Erzurum
Yazar: RAZİYE KUL
Danışman: PROF. DR. ERTAN YILDIRIM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı / Sebze Yetiştirme ve Islahı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışma, Erzurum yöresinde yetiştiriciliği yapılan ve tüketilen yerel fasulye popülasyonlarının genetik çeşitliliğinin morfolojik ve moleküler yöntemlerle belirlenmesi ve tarımsal özellikler bakımından üstün genotiplerin seleksiyonu amacıyla yürütülmüştür.
Fasulye üretimi yapıldığı belirlenen on ilçeden toplanan genotipler arasından amacımıza uygun 120 fasulye (23'ü barbunya ve 97'si taze fasulye) genotipi seçilmiştir. Popülasyon halinde toplanan genotipler 2016 yılında gözlem sıralarına ekilmiş ve teksel seleksiyonla seçilen bitkiler 2017 yılında morfolojik ve moleküler tanımlama ile tarımsal özelliklerin belirlenmesi amacıyla yeniden arazi denemesine alınmıştır. Genotipler arasındaki genetik çeşitliliğin belirlenmesinde morfolojik tanımlayıcılar (UPOV) ve ISSR (basit dizi tekrarlar arası) markör yöntemi kullanılmıştır. Morfolojik karakterizasyon çalışmalarında genotipler 46 kalitatif, 13 kantitatif özellik bakımından incelenmiş ve bu özellikler kullanılarak Ward metotuna göre oluşturulan dendrogramda genotiplerin fasulye ve barbunya olarak iki ana grupta toplandığı belirlenmiştir. K ortalamaları analizine göre yapılan sınıflandırmada ise Elbow (Dirsek) kuralına göre genotiplerin 6 farklı kümede toplandıkları tespit edilmiştir. ISSR primeri kullanılarak yapılan analizlerde ise toplam 122 allel (ortalama 17,43) belirlenmiş ve tüm primerlerin %100 polimorfizm gösterdiği tespit edilmiştir. ISSR markörlerindan elde edilen matrislerinden hesaplanan Jaccard benzerlik katsayısı kullanılarak UPGMA metotuna göre oluşturulan dendrogramda genotiplerin iki ana grupta toplandığı ve bu grupların ikişer alt gruba ayrıldıkları tespit edilmiştir. Ayrıca popülasyon düzeyinde yapılan incelemede moleküler varyans analizi (AMOVA) sonuçları varyasyonun %84'ünün popüsyon içi, %16'sının popülasyonlar arası olduğunu ortaya koymuştur. Bununla birlikte genetik yapı analizinde genotiplerin önceden tahmin edilen değere (ΔK=4) göre dört alt popülasyonda gruplandığı tespit edilmiştir. Ayrıca temel koordinat analizi (PCoA), fasulye genotiplerini dört alt popülasyonda kümeleyen yapı analizi sonucu ile doğrulanmıştır.
Genotipler Tesadüf Bloklarında Augmented deneme desenine göre 2017 yılında 3 (Alman Ayşe, Gina, Serra) (6 blok), 2018 yılında 4 (Alman Ayşe, Gina, Serra, F-16) ticari (4 blok) çeşitle beraber ekilmiştir. Tarımsal özellikler SAS programında GLA metotuna göre analiz edilmiş ve genotipler arasında ortaya çıkan varyasyon Tukey çoklu karşılaştırma testi kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca 2017 tarımsal özellik verileri kullanılarak, Ward metotuna göre oluşturulan dendrogramda genotiplerin iki kümede toplandığı görülmüştür. K ortalamaları analizine göre hesaplanan küme ortalamaları incelendiğinde ticari genotiplerin de içerisinde yer aldığı birinci kümenin verim ve verim unsurları bakımından ikinci gruptan oldukça üstün özellik gösterdiği saptanmıştır. Seleksiyon çalışmalarında, sıralama metotu uygulanan teksel seleksiyon yöntemine göre 2017 yılında 40 (5 barbunya, 35 taze fasulye), 2018 yılında 16 (2 barbunya, 14 taze fasulye)  genotipin ümitvar olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
This study was conducted to determine the genetic diversity of pinto and snap bean (Phaseolus vulgaris L.) populations cultivated and consumed in Erzurum region by morphological and molecular methods and to select the genotypes superior in terms of agricultural characteristics.
120 bean genotypes (23 pinto beans and 97 snap beans) were selected according to our purpose among the genotypes collected from the ten districts determined bean production. Genotypes collected as population were sown to observation rows and selected by single plant selection in 2016. Then, they were taken to the field trial again for making morphological and molecular identification and determining agricultural characteristics during 2017. Genetic diversity among genotypes has been determined using morphological descriptors (by UPOV) and ISSR (Inter Simple Sequence Repeats) markers. Genotypes have been splitted to two main groups as pinto and beans in the dendrogram created according to Ward method using 44 qualitative and 12 quantitative characteristics in morphological characterization  It was determined that genotypes were collected in 6 different clusters according to Elbow rule in the classification made according to K means clustering analysis. SSR primers shown 100% polymorphism have given total of 122 alleles (17,43 per primer). İt was observed that genotypes separated into two main groups and each main group was divided into two subgroups in the dendrogram generated according to the UPGMA method using the Jaccard similarity coefficient calculated from the matrices obtained from ISSR markers. Analysis of molecular variance (AMOVA) revealed high genetic variation within populations (84%) and low genetic differentiation among populations (16%).Besides, genetic structure analysis found that genotypes were grouped in four subpopulations according to the predicted value (ΔK=4). The principal coordinate analysis (PCoA) was confirmed by structure analysis result which also clustered beans in four sub-populations.
According to Augmented trial design in random blocks, genotypes were sown in 6 blocks by using 3 cultivars (German Ayse, Gina, Serra) in 2017 and in 4 blocks by using 4 cultivars (German Ayse, Gina, Serra, F-16) in 2018. Agricultural characteristics were analyzed according to the GLA method in the SAS program and the variation between genotypes was evaluated using the Tukey multiple comparison test. Meanwhile, genotypes was collected in two clusters in the dendrogram created according to the Ward method in SPSS program by using 2017 agricultural properties data.  The first group which included commercial genotypes have a more superior characteristic in terms of yield and yield components than the second group, when the cluster averages calculated according to the analysis  K means were examined., Besides, at the single plant selection that applied according to ranking method by using agricultural characteristics, 40 genotypes (5 pinto beans and 35 snap beans) in 2017 and 16 genotypes (2 pinto beans and 14 snap beans) in 2018 were selected as being promising for further breeding efforts.