Türkiye'de yayılış gösteren Lemnoideae (Sumercimeğigiller) üyelerinin genetik çeşitlilik ve filogenetik analizi
Determination of genetic diversity and phylogenetic analysis in duckweed (Lemnoideae) populations from the Turkey
Yazar: ÖMER FARUK COŞKUN
Danışman: DOÇ. DR. DİDEM AYDIN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Lemnoideae alt familyasına ait türleri içeren sumercimekleri, çiçekli bitkilerin en küçük grubunu oluşturmaktadır. Çalışmamızda; Türkiye'nin sumercimeği genotiplerinin çeşitliliği, moleküler karakterizasyonu ve filogenetik yapısının belirlenmesi, yerel ve küresel ölçekte moleküler veri sağlanması amaçlanmıştır. Bu çalışmada Türkiye'de sumercimeği türlerinin yayılış alanları, genetik yapıları ve tür içi varyasyonları belirlenmiştir. 
Sumercimeğigil üyesi 5 farklı türü temsil eden 67 genotipe ait bitki örneği tespit edilmiştir. 44 genotip Lemna minor L., 9 genotip Lemna gibba L., 7 genotip Lemna trisulca L., 3 genotip Lemna turionifera Landolt ve 4 genotip Spirodela polyrhiza (L.) Schleid. belirlenmiştir. Sumercimeklerinde DNA miktarı ve kalitesi bakımından en uygun izolasyon etkinliğinin CTAB kullanılan yöntem olduğu tespit edilmiştir. Türler arası ve tür içi moleküler karakterizasyon için ISSR, iPBS ve cpDNA teknikleri kullanılmıştır. ISSR ve iPBS yöntemlerinde % 100 oranında polimorfizm belirlenmiştir. Benzerlik indeks değerleri 0.17 ile 0.92 arasında değişmiştir. Genetik benzerlik katsayıları Spirodela ve Lemna cinsleri arasında 0.17-0.56 arasında değişmiştir. Türler arasında en düşük benzerlik L. minor ile S. polyrhiza genotipleri arasında belirlenmiştir. Tür içerisinde en yüksek varyasyon S. polyrhiza, en düşük varyasyon L. turionifera genotipleri arasında tespit edilmiştir. Elde edilen dendrogramlarda birbirine en yakın türlerin L. minor ile L. gibba olduğu, S. polyrhiza'nın ise diğer dört türden ayrı kümelendiği belirlenmiştir. K=6 hesaplamasına göre yapılan structure analizlerinde en homojen ve en farklı popülasyonların L. minor türüne ait oldukları tespit edilmiştir. Çalışılan türlerde dizisi elde edilen sumercimeği türüne ait örneklerin cpDNA dizisinden sıralanabilir 356 nükleotid elde edilmiştir.  
Tüm sumercimeği genotiplerinde önemli varyasyon olduğu belirlenmiştir. Retrotranspozon markırlarının genetik karakterizasyonu değerlendirme bakımından kullanılabilir olduğu tespit edilmiştir. Temel bileşenler analizi sonucu elde edilen bilgiler, çalışmada yer alan genotiplerin dağılımında öncelikle türlerin etkili olduğunu açıklamaktadır. Ayrıca genotiplerin coğrafi orjinlerinin de gruplama için kaynak teşkil ettiği belirlenmiştir. Bu çalışmayla bir çok önemli özelliği ile dikkat çeken sumercimeklerinin ülkemizde ki yayılış alanları ve genetik yapıları belirlenerek değerlendirilebilecek envanter sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Lemnoideae, Sumercimeği, ISSR, iPBS, Genetik Karakterizasyon

Abstract:
Duckweeds including species of Lemnoideae-sub family constitute the smallest group of flowering aquatic plants. In this study, diversity, molecular characterization and phylogenetic structures of Turkish duckweed genotypes were determined and molecular data were provided in local and global scale. Spread zones, genetic structures and intra-species variations of Turkish duckweed species were also determined in this study. 
Plant samples for 67 genotypes representing 5 different species of Lemnoideae family were identified. Of these genotypes, 44 were identified as Lemna minor L., 9 genotypes as Lemna gibba L., 7 genotypes as Lemna trisulca L., 3 genotypes as Lemna turionifera Landolt and 4 genotypes as Spirodela polyrhiza (L.) Schleid. With regard to DNA quantity and quality, CTAB procedure yielded the best isolation efficiency. ISSR, iPBS and cpDNA techniques were employed for inter and intra-species molecular characterization of duckweeds. In ISSR and iPBS methods, 100% polymorphism was observed. Genetic similarity index values varied between 0.17 - 0.92. Genetic similarity coefficients between Spirodela and Lemna species varied between 0.17-0.56. The least inter-species similarity was observed between L. minor and S. polyrhiza genotypes. The greatest intra-species variation was observed in S. Polyrhiza genotypes and the least in L. turionifera genotypes. The resultant dendrogram revealed that L. minor and L. gibba were the closest species and S. polyrhiza was clustered separate from the other four species. According to structure analysis based on K=6 calculation, the most homogenous and the most different populations belonged to L. minor species. From cpDNA sequence of the duckweed samples of which sequences were obtained, 356 sequencable nucleotides were obtained.  
A significant variation was observed in all duckweed genotypes. Present findings revealed that retrotransposon markers could reliably be used for genetic characterization of duckweeds. Principle component analysis revealed that species were primarily dominant in distribution of experimented genotypes. Geographical origins of the genotypes also constituted a source for grouping. With the present study, spread zones and genetic structures of Turkish duckweeds prominent with various attributes were put forth and a significant inventory was provided for further research to be conducted on duckweeds.

Keywords: Lemnoideae, Duckweed, ISSR, iPBS, Genetic Characterisation