Sorgum (Sorghum bicolor L. Moench) bitkisinde şeker miktarı ile ilişkili kantitatif karakter lokuslarının (QTL) haritalanması
Mapping of quantitative trait loci (QTLs) related to sugar content in sorghum (Sorghum bicolor L. Moench)
Yazar: HAMDULLAH KORHAN
Danışman: DOÇ. DR. YÜKSEL BÖLEK
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Genetik = Genetics

Özet:
Sorgum (Sorghum bicolor (L.) Moench) bitkisi, kurağa ve sıcağa diğer birçok bitkiye oranla daha tolerant ve yüksek fotosentez randımanına sahip bir C4 bitkisidir. Danesi ve sapı insan ve hayvan beslenmesinde ve endüstride çok farklı amaçlar için kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra saplarındaki şeker oranının yüksek olması nedeniyle biyoetanol üretimi amacıyla da dikkatleri çekmektedir.Bu çalışmada, şeker içeriği yüksek bir genotip (Della) ile şeker içeriği düşük bir genotipin (BTx623) melezlenmesi sonucu oluşan ve bu karakter yönünden açılım gösteren F2 popülasyonunda, şeker (fruktoz, glukoz, sukroz ve brix) içerikleri ile ilişkili kantitatif karakter lokuslarının (QTL) haritalanması amaçlanmıştır.Bu amaçla, Della ve BTx623 genotipleri ile F2 bireylerinin brix değerleri üç tekerrürlü olarak refraktometre ile ölçülmüş, daha sonra her bir bitkiye ait şeker miktarları üç tekerrürlü olarak `'Yüksek Performanslı Sıvı Kromotografisi (HPLC)'' ile analiz edilmiştir. Öcelikle ebeveynler 145 SSR markörü ile taranmış ve bu markörlerden 25 adedinin polimorfik olduğu tespit edilmiştir. Polimorfik olan SSR markörleri ile ebeveynler ve 188 F2 bitkisi genotiplenmiştir. İstatistiksel analizler SAS (v8.0) ve SPSS (16.0) paket programları kullanılarak yapılmıştır. Şeker miktarlarının ortalamaları arasındaki farklılıklar Duncan testine göre belirlenmiştir. Fenotipik açılım grafikleri Microsoft Excel programı kullanılarak yapılmıştır. Genetik haritalar, MapDisto 1.7.5 paket programı ve QTL analizleri QGene 4.3.9 ve WinQTLCart programları kullanılarak yapılmıştır.Çalışmalar sonucunda ebeveynlerden Della'nın ortalama brix değeri %15.80, BTx623'ün %12.60, F2 bireylerinin ise %13.10 olarak bulunmuştur. HPLC ile yapılan analizler sonucunda ise Della genotipinin ortalama fruktoz değeri 18.55 g/L, glukoz değeri 31.08 g/L, sukroz değeri 92.61 g/L olarak ve buna karşı, BTx623'ün ortalama fruktoz değeri 7.75 g/L, glukoz değeri 13.28 g/L, sukroz değeri 90.30 g/L olarak bulunmuştur. F2 bireylerinin ortalama fruktoz değeri ise 11.75 g/L, glukoz değeri 19.30 g/L, sukroz değeri 85.43 g/L olmuştur.Karakterler arası korelasyon analizi sonucunda, sukroz ile brix arasında ve fruktoz ile glukoz arasında olumlu ve önemli; sukroz ile fruktoz ve sukroz ile glukoz arasında olumsuz ve önemli bir korelasyon olduğu görülmüştür.Frekans dağılımları incelendiğinde, sukroz ve brix içerikleri bakımından F2 bireyleri normal bir dağılım gösterirken, glukoz ve fruktoz içerikleri yönünden BTx623 genotipine doğru bir eğilim görülmektedir.Moleküler çalışmalar sonucunda, 124.80 cM genetik harita elde edilmiş olup, tek markör analizi sonucunda Xtxp258 markörünün fruktoz ve glukoz; Xtxp248 markörünün ise sukroz oranıyla önemli (p=0.05) bir ilişkisi olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) is a C4 plant having more tolerance to drought and high temperature and high photosynthesis yield compared to many other plants. Its grain and stalk is used for different purposes for human and animal feed and industry. Because of high sugar content in its stems, sorghum draws attentions for the purpose of bioethanol production.Aim of the study was to map quantitative trait loci related to sugar (fructose, glucose, sucrose and brix) content in an F2 population segregating for this character and formed by crossing Della (high sugar) and BTx623 (low sugar) genotypes.For this purpose, brix values of Della and BTx623 genotypes and F2 individuals were measured by refractometer with three replications and then the sugar rates for each of a plant were analyzed by `?High Performance Liquid Chromatography (HPLC)??. Firstly, parents were screened by 145 SSR markers and that 25 of these markers were polymorphic. Parents and 188 F2 plants were genotyped by polymorphic SSR markers. Statistical analysis was carried out using SAS (v8.0) and SPSS (16.0) package programs. Differences of averages of sugar quantities were identified based on Duncan?s test. Phenotypic distribution graphics were prepared by Microsoft Excel program. Genetic maps were prepared using MapDisto 1.7.5 program and QTL analysis was performed using QGene 4.3.9 program.Mean brix values were 15.80 % for Della, 12.60 % for BTx623 and 13.10 % for F2 population. HPLC analysis resulted fructose, glucose and sucrose values were averaged 18.55, 31.08 and 92.61 g/L for Della while they were 7.75, 13.28 and 90.30 g/L for BTx623, respectively.Positive and significant correlations were among traits of sucrose and brix as well as fructose and glucose while negative and significant correlations were among sucrose and fructose in addition to sucrose and glucose.Trait frequency distributions showed normal distributions for sucrose and brix ratio but trend was toward BTx623 for glucose and fructose ratios.Molecular studies resulted 124.80 cM genetic linkage map. Single marker analysis yielded significant associations between marker Xtxp258 and fructose and glucose as well as marker Xtxp248 and sucrose.