P. atlantica'da cinsiyet spesifik DNA dizilerinin belirlenmesi
Determination of sex-specific DNA sequences in P. atlantica
Yazar: BURAK ÖZGÖREN
Danışman: PROF. DR. SALİH KAFKAS
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
P. atlantica, Anacardiaceae familyası içerisindeki Pistacia cinsine ait, dioik çiçek yapısı gösteren, endüstriyel ve tıbbi kullanımının yanısıra antepfıstığına anaç olarak değerlendirilen önemli bir türdür. Bu çalışmada, daha önce elde edilmiş P. atlantica türüne ait 15 dişi 15 erkek bireyde tüm genom tekrar-sekanslama verileri kullanılarak cinsiyet spesifik bölgelerin belirlenmesi, cinsiyetle ilişkili bulunan bölgelerin anotasyonu ve cinsiyeti %100 ayırabilen ıslahta kullanılabilir moleküler markör tasarlanması amaçlanmıştır. Sekanslama sonucu elde edilen verilerin kalite kontrolleri ve filtrelemesi yapıldıktan sonra 25-30x yoğunluğunda genom dizileri elde edilmiş ve bu diziler referans genoma (P. atlantica) hizalanmıştır. Yapılan hizalama sonucunda okumaların %98-%99'u genoma haritalanmıştır. Haritalama sonucunda yapılan genom boyunca derinlik analizleri sonucunda cinsiyet spesifik (dişi bireylerde okuma derinliğinin toplam okuma içerisinde %90'dan fazla olan) lokuslar Python ve R programlama dilleri ile analiz edilmiş ve görselleştirilmiştir. Cinsiyet spesifik bölgelerin belirlenmesi amacıyla yapılan analizlerde dişi spesifik 209 lokus belirlenmiş fakat erkeğe özgü lokuslar bulunamamıştır. Bu belirlenen bölgelerin anotasyonları incelendiğinde, çiçek gelişimi ile ilgili yolaklardaki genler belirlenmiştir. Bu lokusların validasyonu amacıyla dişi spesifik lokuslardan SCAR markörler geliştirilmiş ve bu markörler kullanılarak genetik kaynaktan alınan 100 dişi ve 100 erkek bireyi %100 doğrulukla ayırmıştır. Ayrıca sadece dişi spesifik bölgelerin varlığı ile P. atlantica' nın ZZ/ZW kromozom yapısına sahip olduğu ilk bu çalışma ile ortaya çıkartılmıştır. Bu çalışma ile P. atlantica türünde yapılacak markör destekli seleksiyon çalışmalarında agaroz jelde kolaylıkla uygulanabilen ve geniş ıslah programlarına uygun %100 doğrulukla çalışan moleküler markör elde edilmiştir.

Abstract:
P. atlantica belongs to the genus Pistacia in the Anacardiaceae family. It has a dioecious flower structure, which means flowers bearing male and female organs are located on separate plants. Besides, it is used as rootstock for pistachio and in industrial and medical fields. This study performed whole-genome resequencing in 15 females and 15 males from the previously obtained P. atlantica species. This study aims to determine sex-specific regions, annotation of sex-related regions, and design a molecular marker that can be used in breeding to distinguish 100% of sex. Quality controls and filtering of the data obtained from sequencing were performed. Coverage values in the 25-30x range were obtained and aligned to the reference genome (P. atlantica). As a result of the alignment, 98% and 99% of the reads were mapped to the genome. As a result of the depth analysis throughout the genome,  the sex-specific loci (more than 90% of the reading depth in the total reading in females or males) were analyzed and visualized with the Python and R programming languages. No male-specific loci were found. When the annotations of these determined regions were examined, the genes in the pathways related to flower development were found.  For the validation of these loci, SCAR markers were developed from female-specific loci and using these markers, 100 female and 100 male individuals from the germplasm were distinguished with 100% accuracy. In addition, the presence of only female-specific regions and the ZZ/ZW chromosome structure of P. atlantica was revealed in this first study. This study obtained a molecular marker that can be easily applied on agarose gel and works with 100% accuracy, suitable for wide breeding programs in marker-assisted selection studies in P. atlantica species.