Triticum boeoticum Boiss. ve T. urartu Thum. ex Gandil. popülasyonlarının yeni nesil dizileme yöntemi ile araştırılması
Investigation of Triticum boeoticum Boiss. ve T. urartu Thum. ex Gandil. populations with next generation sequencing methods
Yazar: ATA UMUT ÖZSOY
Danışman: DOÇ. DR. BURCU TARIKAHYA HACIOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Biyoinformatik = Bioinformatics

Özet:
Bu tez çalışmasında Triticum baeoticum Boiss. ve Triticum urartu Thum. Ex. Gandil. türlerine ait popülasyonları temsil eden 94 aksesyonun DArTseq dizileme metodu kullanılarak tür içi ve türler arasındaki farklılıklarının ortaya konması amaçlanmıştır. Gerçekleştirilen tez çalışmasında kullanılan 59 adet Triticum urartu aksesyonu USDA (U. S. Department of Agriculture)'  'dan elde edilmiş olup, 34 adet Triticum baeoticum aksesyonu ise TTGB (Türkiye Tohum Gen Bankası)'den elde edilmiştir. 94 aksesyona ait tohumlar TTGB iklimlendirme kabininde çimlendirildikten sonra TTGB Moleküler Biyoloji Laboratuvarı'nda DNA izolasyonları gerçekleştirilmiştir. Saflaştırılan DNA'lar DArTseq dizilemesinin gerçekleştirilmesi için Diversity Arrays Technologies'e gönderilmiştir. DArT tarafından sağlanan SNP ve SilicoDArT verisetleri genotip verisini 2 farklı şekilde depolayan dosya formatlarıdır. SNP veri seti genotip verisini 0, 1 ve 2 şeklinde depolarken, SilicoDArT verisi 0/1 (var/yok) olarak depolamaktadır. DArT tarafından sağlanan SNP ve SilicoDArT verisetlerinden sırasıyla 56.188 ve 105.260 SNP ve SilicoDArT lokusu elde edilmiştir. Gerekli olan kalite filtrelemeleri sonrasında SNP ve SilicoDArT verisetlerinde bulunan lokus sayısı sırasıyla 16.898 ve 100.103 lokusa düşmüştür. Kalitesi ve tekrarlanabilirlik oranı yüksek olan genotip verileri ile popülasyon yapılarının ortaya çıkarılması için ADMIXTURE programı kullanılmıştır. Çapraz doğrulama hatası en düşük olan K değerine ve loglikelihood değeri en yüksek olan K değerine sahip olan Q matriksleri popülasyon yapısını incelemek için dendrogramlara dönüştürülmüştür. T. urartu ve T. baeoticum türlerine ait popülasyonlar arası varyansı ortaya çıkarmak için AMOVA analizi gerçekleştirilmiştir. Popülasyonlar arası ana varyasyon kaynaklarını iki boyutlu düzlemde görselleştirebilmek için PCoA analizi gerçekleştirilmiştir. 94 aksesyon arasındaki evrimsel ilişkinin ortaya konulabilmesi için SNP veri setinden elde edilen FASTA dosyası maksimum olabilirlik (maximum likelihood) istatiksel metodu ve UPGMA (aritmetik ortalama ile ağırlıksız çift grup yöntemi) kümeleme algoritması kullanılarak dendrogramlara dönüştürülmüş ve iToL v6.8 kullanılarak görselleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizler sonucunda T. urartu ve T. baeoticum türlerine ait aksesyonların iki farklı türe ait farklı popülasyonlara olduğu gözlemlenmiştir. Analizler sonucunda, Triticum urartu ve Triticum baeoticum türleri arasında yüksek düzeyde genetik çeşitliliğin var olduğu gözlemlenmiştir. Bu yüksek çeşitlilik, AMOVA analizindeki yüksek Phi-statistics değeri ve PCoA analizindeki geniş varyans ile de desteklenmektedir. Bunun   yanı sıra DArTseq dizileme metodunun birbirinden morfolojik olarak ayırt edilmesi güç türleri moleküler olarak ayırt edebilen, maliyet ve hız açısından güçlü bir teknik olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, it was aimed to reveal the intra- and inter-species differences among 94 accessions representing the populations of Triticum baeoticum Boiss. and Triticum urartu Thum. Ex. Gandil. by using the DArTseq sequencing method. The 59 Triticum urartu accessions used in the thesis study were obtained from the USDA (U.S. Department of Agriculture), and the 34 Triticum baeoticum accessions were obtained from the TTGB (Turkey Seed Gene Bank). After germination in the TTGB climate chamber, DNA isolations were performed at the TTGB Molecular Biology Laboratory. The purified DNAs were sent to Diversity Arrays Technologies for DArTseq sequencing. SNP and SilicoDArT datasets provided by DArT are file formats that store genotype data in two different ways. The SNP dataset stores genotype data as 0, 1, and 2, while SilicoDArT data stores it as 0/1 (presence/absence). A total of 56,188 and 105,260 SNP and SilicoDArT loci were obtained from the SNP and SilicoDArT datasets provided by DArT. After the necessary quality filtering, the number of loci in the SNP and SilicoDArT datasets dropped to 16,898 and 100,103, respectively. The ADMIXTURE program was used to reveal population structures with high-quality and reproducible genotype data. The Q matrices with the lowest cross-validation error K-value and the highest log-likelihood K-value were transformed into dendrograms for examining population structure. An AMOVA analysis was performed to reveal the variance between the populations of T. urartu and T. baeoticum. A PCoA analysis was performed to visualize the main sources of variation between populations on a two-dimensional plane. To reveal the evolutionary relationship between the 94 accessions, the FASTA file obtained from the SNP dataset was transformed into dendrograms using the maximum likelihood statistical method and UPGMA clustering algorithm and visualized using iToL v6.8. As a result of the analyses, it was observed that the accessions of T. urartu and T. baeoticum belong to different populations of two different species. The analyses showed that there is a high level of genetic diversity between Triticum urartu and Triticum baeoticum species. This high diversity is also supported by the high Phi-statistics value in the AMOVA analysis and the wide variance in the PCoA analysis. In addition, it was understood that the DArTseq sequencing method is a powerful technique in terms of cost and speed, capable of molecularly distinguishing species that are difficult to morphologically distinguish from each other.