Cevizde bazı fenolojik özellikler ile ilişkili kantitatif özellik lokuslarından ıslahta kullanılabilir DNA markörlerinin geliştirilmesi
Development of DNA markers for breeding walnut from quantitative trait loci associated with phenology characters
Yazar: DEFNE KARAARSLAN
Danışman: PROF. DR. SALİH KAFKAS
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Ceviz, Juglans cinsine ait ve monoik çiçek yapısı gösteren önemli sert kabuklu meyvelerden biridir. Gençlik kısırlık döneminin uzun olması nedeniyle cevizde çeşit ıslahı programları uzun sürmektedir. Uzun zaman alan bu ıslah süresini kısaltmak için moleküler çalışmalar oldukça önemlidir. Cevizde ıslah süresini kısaltarak ıslah verimliliğini arttırmaya dayanan önemli fenotipik karakterler ile ilişkili markörlerin geliştirilmesinde genetik bağlantı haritaları ve kantitatif özellik lokus (QTL) analizleri önemli araçlardır. Cevizde tomurcuk patlama zamanı ve yapraklanma zamanı ıslahta önemli seçim kriterleri arasındadır. İlkbahar geç donlarından zarar görmemek için ceviz çeşitlerinin geç uyanması ve geç yapraklanması istenir. Bu çalışmada daha önceden oluşturulmuş Chandler ve Kaplan-86 yoğun genetik haritalar ve dört yıllık fenotipik veriler kullanılarak cevizde tepe tomurcuğu patlama zamanı ve yapraklanma zamanı ile ilişkili QTL bölgelerinin belirlenmesi ve belirlenen QTL bölgelerinden ıslahta kullanılabilir DNA markörü geliştirilmesi amaçlanmıştır. Tomurcuk patlama zamanı ve yapraklanma zamanı özellikleri dışında ceviz için önemli 11 adet fenolojik karakter için de QTL analizleri bu çalışma doğrultusunda yapılmıştır. QTL analizleri sonucunda, 'Chandler × Kaplan-86' populasyonunda, Chandler ve Kaplan-86 bağlantı haritalarında sırasıyla 12 özelliğe ilişkin toplam 43 adet ve 33 adet QTL belirlenmiştir. Fenolojik karakterler arasından dikogami fenolojisi ile ilişkili bir QTL belirlenememiştir. Tomurcuk patlama zamanı ve yapraklanma zamanı için Chandler ve Kaplan-86 haritalarında LG4 üzerine haritalanan majör QTL'ler belirlenmiştir. Tomurcuk patlama zamanı için Chandler ve Kaplan-86 haritalarında en yüksek LOD skorları sırasıyla 47.9 ve 40.2, açıklanan en yüksek fenotipik varyasyon yüzdeleri ise sırasıyla %78.7 ve %76.1 olmuştur. Yapraklanma zamanı için Chandler ve Kaplan-86 haritalarında en yüksek LOD skorları sırasıyla 38.9 ve 31.5, açıklanan en yüksek fenotipik varyasyon yüzdeleri ise sırasıyla %68.8 ve %63.5 olmuştur. Majör QTL bölgelerine en yakın olarak belirlenen SSR ve DArT markörlerinden geliştirilen 3 adet primer 160 ceviz çeşit ve genotipinde doğrulama yapılarak test edilmiştir. Sonuç alarak, belirlenen SSR ve DArT markörlerinin tomurcuk patlama zamanı ve yapraklanma zamanı üzerine etkilerinin olmadığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Ceviz, J. regia, QTL, fenoloji

Abstract:
Walnut is one of the most important nut crops belonging to the Juglans genus and showing a monoic flower structure. Cultivar breeding programs in walnut takes long time due to its long juvenile period. Molecular studies are very important to shorten this long breeding period. Genetic linkage maps and quantitative trait locus (QTL) analysis are important tools in the development of markers associated with important phenotypic characters. These molecular markers can increase breeding efficiency by shortening the breeding period in walnut. Bud burst and leafing time are among the important selection criteria in walnut breeding. In order not to be damaged by the late spring frost, walnut varieties with late bud burst and leafing time are preferred. In this study, we aimed to determine QTL regions associated with bud burst and leafing time in walnut by using previously constructed high-density genetic maps of Chandler and Kaplan-86 together with four-year phenotypic data, and to develop DNA markers that can be used in breeding from the determined QTL regions.QTL analyzes of 11 other important phenological traits for walnut were also performed this study. As a result, in the "Chandler × Kaplan-86" populationa total of 43 and 33 QTLs for 12 traits were determined in Chandler and Kaplan-86 linkage maps, respectively. No QTL was detected related to dichogamy. Major QTL related to bud burst and leafing time was detected on LG4 in both Chandler and Kaplan-86 maps.For bud burst time, the highest LOD score in Chandler and Kaplan-86 maps was 47.9 and 40.2, respectively, and the highest phenotypic variation was 78.7% and 76.1%, respectively. For leafing time, the highest LOD score in Chandler and Kaplan-86 maps was 38.9 and 31.5, respectively, and the highest phenotypic variation was 68.8% and 63.5%, respectively. Three SSR and DArT primers developed from the closest regions of major QTLs were tested for validation in 160 walnut varieties and genotypes. As a result, it is determined that thesethree SSR and DArT markers had no effect on bud burstand leafing time.

Key words: Walnut, J. regia, QTL, phenology