Arpada kuraklığa tolerans QTL'lerinin markör destekli seleksiyon ile aktarılması
Intogression of barley drought tolerance qtl using marker-assisted selection
Yazar: İBRAHİM SAYGILI
Danışman: PROF. DR. NEJDET KANDEMİR
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Kuraklık stresi altında sürdürülebilir üretim yapabilmenin en uygun yollarından biri, bu şartlara uyum sağlayabilen çeşitler geliştirmek ve kullanmaktır. Bu çalışmada, arpada kuraklığa toleransı geliştirmek için Tadmor çeşidinden kromozom 1, 2 ve 6'da yer alan ve kurağa tolerans sağlayan üç QTL bölgesi markör destekli seleksiyonla 2015-2018 yıllarında Baronesse çeşidine transfer edilmiştir. Hem QTL bölgeleri ve hem de diğer genom bölgeleri DNA markörleriyle takip edilmiştir. Hatlar ve ebeveyn çeşitler iki sera ve dört tarla denemesinde incelenmiştir. Çalışmada QTL1 bölgesi aktarılarak geliştirilen hatlar Baronesse çeşidine göre sera denemelerinde %4.7-7.7 arasında daha yüksek yaprak nispi su içeriğine sahip olmuşlardır. QTL1 bölgesi başaklanma süresi, başak boyu, olgunlaşma süresi ve 1000-tane ağırlığında küçük değişikliklere neden olurken, kurak şartlarda başakta tane sayısının 1.4 adet ve hasat indeksinin %4.7 daha yüksek olmasını sağlamıştır. QTL2 bölgesi Baronesse çeşidine nazaran yaprak nispi su içeriğinin sera denemelerinde %4.4-13.1 arasında, tarla denemelerinde ise ortalama %2.1 düzeyinde daha yüksek olmasını sağlamıştır. QTL2 tarla denemelerinde Baronesse çeşidinin başaklanma süresini 2.8 gün, bitki boyunu 4.2 cm ve olgunlaşma süresini 2.4 gün kısaltmış, metrekarede başak sayısını 134 adet ve hasat indeksini %4.5 artırmıştır. QTL2 bölgesi terminal kuraklık şartlarının oluşturulduğu Tokat Kapalı denemesinde Baronesse çeşidinin tane verimini %15 artırmıştır. QTL6 bölgesi en yüksek yaprak nispi su artışı sağlayan bölge olmuş, bu özelliği serada %7.1-15.9 arasında, tarla denemelerinde ise ortalama %2.4 düzeyinde artırmıştır. QTL6 bölgesi başaklanma süresinin iki gün gecikmesine ve SPAD indeksinin 1.6 birim daha yüksek olmasına yol açmıştır. QTL6 hatları ortalamada 2.3 g daha az 1000-tane ağırlığına sahip olmalarına rağmen, diğer karakterler bakımından farklılık göstermemişlerdir. Sonuç olarak üç QTL bölgesinin de kuraklığa tolerans sağladığı belirlenmiştir. Geliştirilen hatlar, QTL'lerin aynı genotipte kombine edilerek etkileşimlerinin incelenmesi ve haritaya dayalı olarak klonlanmaları için değerli kaynaklar oluşturmaktadır. Çalışmanın sonunda QTL2 hattı kurağa toleransı geliştirilmiş çeşit adayı konumuna getirilmiştir.

Abstract:
One of the most convenient ways to make a sustainable production under drought stress is to develop and use cultivars that can adapt to these conditions. In this study, three QTL in chromosomes 1, 2 and 6, which provide tolerance to drought, were transferred to Baronesse cultivar in order to improve drought tolerance in barley via marker assisted selection in 2015-2018 years. DNA markers were employed to monitor both transferred QTLs and barley genomic background. Lines and parent cultivars were examined in two greenhouse and four field trials. The lines developed by transferring the QTL1 region had 4.7-7.7% higher leaf relative water content than the cultivar Baronesse in greenhouse trials. The QTL1 region have resulted in small changes in heading time, spike length, maturation time and 1000-grain weight, and increased the number of grains per spike by 1.4 and harvest index by 4.7%. The QTL2 region increased relative water content of leaf by 4.4-13.1% in the greenhouse and by 2.1% field trials. In field trials, QTL2 shortened heading time by 2.8 days, plant height by 4.2 cm, maturity time by 2.4 days, increased spike number per square meter by 134 and harvest index by 4.5%. QTL2 region increased the grain yield of Baronesse cultivar by 15% in Tokat rain sheltered field trial where terminal drought conditions were established. QTL6 region provided the highest increase of leaf relative water content by 7.1-15.9% in greenhouse and by 2.4% in field trials. The QTL6 region delayed heading time by 2.0 days and increased SPAD index by 1.6. Although the QTL6 lines had 2.3 g less 1000-grain weight than cultivar Baronesse, they did not differ from cultivar Baronesse for other traits. As a result, it was concluded that three QTL regions were associated with drought tolerance. Developed lines constitute valuable resources for studying QTL interactions through combining them in the same genotype and for map-based cloning of these QTL. Besides, QTL2 lines are promising cultivar candidates with improved drought tolerance.