Fasulye'de (Phaseolus vulgaris L.) danede Fe, Zn, Ca, Mn, Mg alınımını kontrol eden genlerle ilişkili olan DNA markörlerinin ilişki haritalama metodu (association mapping) ile saptanması
Identification of DNA markers through association mapping of Fe, Zn, Ca, Mn, Mg elements in common bean (Phaseolus vulgaris L.)
Yazar: SEMİH ERDOĞMUŞ
Danışman: PROF. DR. MUHAMMED BAHATTİN TANYOLAÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) ülkemizde 2016 verilerine göre 898.197 dekar alanda üretilmekte, bu alandan 235.000 ton ürün elde edilmektedir. Fasulyenin verimi ise 262 kg/da civarındadır. Fasulye danesinde protein ve karbonhidrat içermesinin yanında yağ içeriğini düşük olması ile de iyi bir besin kaynağıdır. 
Bu amaçla yeni geliştirilen Genotyping by Sequencing (GBS) metodu ile 16,366 SNP markörü elde edilmiş ve daha önce fasulye genomunda haritalanmış SSR markörleri ile de 74 polimorfik anchor lokus saptanmıştır. Bu markörler, Türkiye'de ve Dünya'nın bazı ülkelerinde yetiştiriciliği yapılan 177 fasulye genotipinde populasyon yapısı ve genetik çeşitlilik analizlerinde kullanılmıştır. Bu sonuca göre; 177 fasulye genotipi kendi arasında 2 ana gruba ayrılmıştır. 177 fasulye genotipinde yapılan analiz sonucunda geniş oranda LD belirlenmiştir. R programında "poppr kütüphanesi" kullanılarak yapılan analizde; populasyonda en uzak genotipler 45 (Horoz Fasulye/Türkiye) ve 91 (Fasulye Oturak/Türkiye) numaralı genotipler iken (0.0036);  en yakın genotipler ise 58 (Piyazlık/Türkiye) ve 139 (Mas Fasulyesi/Türkiye) numaralı genotipler (0.65) olduğu belirlenmiştir. Besin elementi analizleri (Fe, Zn, Ca, Mn ve Mg) ise Bornova ve Menemen yetiştirme koşulları olmak üzere 2 lokasyon ve 2 yıl sürede tesadüf blokları deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak gerçekleştirilmiştir. 
SSR ve SNP markörleri, ve fenotipik analiz sonuçları TASSEL programı kullanılarak Mixed Linear Model (MLM) ile bağımsız rastgele faktörler Q-Matrix ve Kinship matrisi olarak belirlenip (Q+K) analiz edilmiştir. Bu analiz sonuçları Manhattan Plot ve Q-Q Plot yöntemleri ile grafiğe dökülmüştür. İlişki haritalama analizine göre; 2 yıl (2015-2016) ve 2 lokasyona (Bornova-Menemen) ait verilerin ortalaması alınarak yapılan MLM (Q+K) sonuçlar dikkate alındığında Ca, Mg, Mn ve Zn besin elementleri ile ilişkili toplamda 26 SNP markörü FDR ≤ 0.05 koşulunu sağlayarak ilişkili olarak kabul edilmiştir. Ancak; Fe besin elementi ile ilgili ilişkili markörler bulunmasına rağmen FDR koşulunu sağlayan markörler saptanamamıştır. Elde edilen sonuçlara göre; fasulye de danede besin elementleri alınımını kontrol eden genlerle ilişkili DNA markörlerini ilişki haritalama metodu ile başarılı olarak saptanmaktadır. Elde elde edilen sonuçlar ile fasulyede besin elementleri ile GBS teknoloji kullanarak elde edilen SNP'ler arasında ilk defa ilişki haritalama gerçekleştirilmiş olup  marköre dayalı seleksiyonda, genom haritasına dayalı gen klonlanmasında, izole edilen genlerin gen fonksiyonlarının araştırılmasında kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler: Fasulye, İlişki haritalama, Genotyping by Sequencing, SSR, Dane Besin Elementleri

Abstract:
According to the statistics of 2016 of Turkey, Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is produced in 898.197 da area and the production is about 235.000 metric tons. Common bean yield is about 262 kg/da. Common bean is a good source of nutrient with protein, carbohydrate and also low fat.
GBS is a new method and 16,366 SNPs were determined with this methodology. Additionally 74 SSR markers that were mapped common bean genome.  Those makers were used to determine the genotypic STRUCTURE of the 177 genotypes that is grown in Turkey and also in different countries. ∆K value was determined as 2. Therefore the population diided into 2 groups. LD value was also identified in this population. Genetic distance was detected using "poppr'' library in R software. The most distant genotypes were 45 (Horoz Fasulye/Türkiye) and 91 (Fasulye Oturak/Türkiye) (0.0036). The genetically closest two genotypes were detected as 58 (Piyazlık/Türkiye) and 139 (Mas Fasulyesi/Türkiye) (0.65). Analysis of plant nutrient uptake in seeds (Fe, Zn, Ca, Mn and Mg) was carried out with 3 replications complete randomized block design and in 2 locations (Bornova and menemen) and during 2 years. 
Association mapping analysis was carried out in TASSEL software using MLM (Q + K). The results from the TASSEL was further analysed with False Discovery Rate (FDR) and showing significant P value markers were accepted as associated markers with certain traits. Results from the analysis presented as Manhattan Plot ve Q-Q Plot. A total of 26 SNP Markers associated with Ca, Mg, Mn ve Zn were detected. But we could find any association with Fe element. Finally association between plant nutrient uptake and SNP markers could be determined.  This is the first time was identified that SNP through GBS help to determine assotiation between traits. The detected SNP s could be used in marker assisted selection, gene cloning and research on gene function that was isolated.

Keywords: Common Bean, Association Mapping, Genotyping by Sequencing, SSR, Nutrient Elements