Pamukta Verticillium solgunluğuna dayanıklılık için germplasm taraması ve moleküler markör geliştirme
Molecular marker improvement and germplasm screening for verticillium wilt resistance in cotton
Yazar: HATİCE ÇOKKIZGIN
Danışman: PROF. DR. YÜKSEL BÖLEK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Gossypium hirsutum = Gossypium hirsutum ; Moleküler markerler = Molecular markers ; Pamuk = Cotton ; Verticillium dahliae = Verticillium dahliae

Özet:
Dünyada ve ülkemizde pamuk yetiştirilen alanlarda en çok rastlanan hastalık, Verticillium dahliae Kleb. adı verilen ve toprak kökenli olan bir fungusun neden olduğu Verticillium solgunluğudur. Etkin bir kimyasal mücadelesi bulunmayan bu hastalıktan bitkileri ve ürünü korumanın en iyi yolu dayanıklı çeşit geliştirmektir. Bu amaçla, MayAgro Tohumculuk firmasına ait 150 farklı genotipin (Gossypium hirsutum L. ve Gossypium barbadense L.), hem tarlada hem de iklim odası şartlarında Verticillium solgunluğuna tepkilerinin yanı sıra bu genotiplerin moleküler markörler kullanılarak genetik akrabalıkları belirlenmiştir. Bunun yanında, solgunluk hastalığıyla ilişkili gen bölgelerini (QTL) (kantitatif karakter lokusları) belirlemek için firmanın daha önce yaptığı melezleme (CANDIA x GS 51) sonucu elde edilen F2 bireyleri ile genetik haritalama çalışması yapılmıştır. 
Genotiplerin Verticillium solgunluğuna dayanıklılıklarının belirlenmesi için 2 yıl tarlada, % 50-60 koza açımı döneminde ve gövde kesiti hasat döneminde hastalık şiddeti sayımları yapılmıştır. İklim odasında ise genotipler, yaprak dökmeyen (Vd11) ve yaprak döken (PYDV6) olarak iki farklı Verticillium patotipine ait izolatlar inoküle edilerek solgunluk sayımları yapılmıştır. 
Genotiplerin genetik akrabalıklarının belirlenmesi amacıyla 269 SSR (Simple Sequence Repeats) primer kullanılmış ve bunlardan kaliteli bant veren 31 tanesi ile analiz yapılmıştır.  Genetik haritalama yapılırken 290 SSR primer ile ebeveynler taranmış ve polimorfik bant veren 20 primer ile 134 birey taranıp analiz edilmiştir.
Çalışma sonucunda, özellikle CARMEN genotipinin Verticillium solgunluğuna tolerant olduğu ve ÇUKUROVA 1518 genotipinin ise duyarlı olduğu tüm koşullarda (tarla ve iklim odası) bulunmuştur. Firmanın elinde bulunan genotiplerden CARMEN'e yakın olanlar ise MAY 1011 ve MAY 1013 olarak belirlenmiştir.
 Verticillium solgunluğu değerlendirmesi için yapılan tarla taramalarında en tolerant genotipler; CARMEN, AŞKABAT 100, NZM 633, CANDIA ve DP 499 olurken, iklim odası sayımlarında ise en tolerant genotipler; GİZA 75, CARMEN, GLORIA ve PG 1055 olmuştur. Verticillium solgunluğuna en tolerant CARMEN, CANDIA ve GLORIA genotipleri (G. hirsutum L.) ise Avustralya kökenlidir.  
Islah çalışmalarında kullanılacak olan genotipleri seçmede en önemli özelliklerden olan genetik uzaklık açısından; NAZİLLİ M342, AŞKABAT 100, GİZA 75, GW 9009 genotipleri, diğer tüm genotiplerden ayrı bir grup oluşturmuştur. Bu genotiplere ek olarak; GAIA, LA 113035, PD 94042, STV 373, TMN 7 ve TMA 340 genotipleri de, diğer 140 genotipten ayrı bir grup oluşturmuştur. Oluşan gruplarda özellikle birbirine yakın olan AŞKABAT 100 ve GİZA 75 genotipleri (G. barbadense L.), aynı zamanda Verticillium solgunluğuna da dayanıklı olarak belirlenmiştir.
Haritalama çalışması sonucunda, 30 adet markör 8 adet bağlantı grubuna haritalanmış olup, markörler arası mesafe ortalama 106.88 cM, en uzun 387.59 cM ve en kısa mesafe ise 16.08 cM olmuştur. 1. bağlantı grubunun uzunluğu 2808.40 cM, 2. bağlantı grubunun uzunluğu 315.67 cM, 3. bağlantı grubunun uzunluğu 50.10 cM ve 4. bağlantı grubunun uzunluğu ise 32.08 cM olarak belirlenmiştir. Ayrıca, Verticillium solgunluğuna dayanıklılık ve lif inceliğiyle ilgili olarak 1. ve 2. bağlantı gruplarında, lif uzunluğu ve dayanıklılığıyla ilgili olarak 1. bağlantı grubunda önemli (LOD:6) QTL bölgeleri belirlenmiştir. 
Genotiplerin lif verilerinden elde edilen frekans dağılımlarına bakıldığında, genotipler genel olarak ortalama standartlarda sonuçlar vermiştir. Fakat en kaliteli lifler GÜRELBEY, AŞKABAT 100, GW 9009, NIAB 111 genotiplerinden elde edilmiştir. AŞKABAT 100 genotipinin hem Verticillium solgunluğuna dayanıklı, hem de lif kalitesinin yüksek olduğu belirlenmiştir. Firma genotiplerinden ARCOT 0016, lif uzaması bakımından 2014 yılında en kaliteli genotip olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Pamuk, Verticillium dahliae, Moleküler markör, SSR, Germplasm

Abstract:
Verticillium wilt is a soil-borne fungal disease and caused by Verticillium dahliae Kleb.  that is seen in most of the cotton growing areas in world and in our country. The best way to protect plants and products from the disease is to develop resistant varieties. For this purpose, 150 genotypes (Gossypium hirsutum L. and Gossypium barbadense) belonging to MayAgro Seed Company were screened both field and controlled conditions for Verticillium wilt tolerance besides genetic relatedness of this genotypes were also screened with molecular markers. Moreover, to determine QTLs (Quantitative Trait Locus) related to Verticillium wilt resistance, genetic mapping work was completed using F2 population developed by a cross of CANDIA x GS 51 made by the company.
Disease scoring were performed two times in the field; at % 50-60 boll opening time and stem section at harvest to determine Verticillium wilt tolerance of genotypes. Isolates belong to non-defoliating (Vd11) and defoliating (PYDV6) pathotypes were used to score disease effect in the climate chamber.
To determine genetic diversity, genotypes were screened with 269 SSR (Simple Sequence Repeats) primers and 31 of them resulted scorable bands. On the other hand, parents were screened with 290 SSR primers but 20 of them were polymorphic and used to screen 134 genotypes for genetic mapping.
As a result, CARMEN was determined as Verticillium tolerant genotype while ÇUKUROVA 1518 was determined as a susceptible genotype in all conditions (field and climated room). Company's genotypes MAY 1011 and MAY 1013 were close to CARMEN.
CARMEN, AŞKABAT 100, NZM 633, CANDIA and DP 499 more Verticillium wilt tolerant than the other genotypes in field while GİZA 75, CARMEN, GLORIA and PG 1055 more Verticillium wilt tolerant than the other genotypes in climated chamber. Verticillium wilt tolerant genotypes CARMEN, CANDIA and GLORIA (G. hirsutum) are originated from Australia. 
Genotypes, NAZİLLİ M342, AŞKABAT 100, GİZA 75 and GW 9009 were more genetically distant than the other genotypes as a result of phylogenetic analysis. In addition to these genotypes, GAIA, LA 113035, PD 94042, STV 373, TMN 7 and TMA 340 genotypes were more distant than the other 140 genotypes. Closer genotypes AŞKABAT 100 and GİZA 75 (G. barbadense) are also Verticillium wilt resistant.
30 markers were distributed to 8 linkage groups with average distance of 106.88 cM in genetic maps. The distance between markers  ranged from 16.08 cM to 387.59 cM. The map showed that  linkage groups 1, 2, 3 and 4  covered 2808.40 cM, 315.67 cM, 50.10 cM and 32.08 cM, respectively. On the other hand, significant QTLs (LOD=6) for Verticillium wilt tolerance and micronaire on LG-1 and LG-2, for fiber length and strength on LG-1 were detected.
Frequency graphs showed that fiber analysis results of genotypes are generally closer to mean but, the best quality fibers were obtained from GÜRELBEY, AŞKABAT 100, GW 9009 and NIAB 111. Especially, AŞKABAT 100 was Verticillium wilt tolerant and had better fiber analysis results than the other genotypes had. ARCOT 0016 from company had the best fiber quality in respect to fiber elongation in 2014.

Key Words: Cotton, Verticillium dahliae, Molecular marker, SSR, Germplasm