Kloroplast SSR (cpSSR) belirteçleri yardımıyla kızılçamın (Pinus brutia Ten.) Gündoğmuş-Eskibağ (Akçagedik-Tespihli) orijinli 38 no'lu klonal tohum bahçesinde polen kirliliğinin belirlenmesi
Determination of pollen contamination in a clonal seed orchard of pinus brutia ten. in Antalya with chloroplast SSR (cpSSR) markers
Yazar: B. BANU BİLGEN
Danışman: DOÇ. DR. NURAY KAYA
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany ; Genetik = Genetics

Özet:
Kızılçam (Pinus brutia TEN.) ekolojik ve ekonomik değerinden dolayı Türkiye için önemli yerli bir orman ağacı türüdür. Ağaçlandırmalarda kullanılmak üzere genetik yönden üstün nitelikli tohum ve fidan elde etmek amacıyla tohum bahçeleri kurulmaktadır. Polen kirliliği P. brutia tohum bahçelerinde ciddi bir sorundur. Polen kirliliği düzeyini tahmin etmenin en etkin ve kullanışlı yollarından biri mikrosatellitler veya basit tekrarlı nükleotid dizileri (SSR) adı verilen genetik belirteçleri kullanmaktır. Şimdiye kadar polen kirliliği düzeyi ülkemizde sadece tek bir tohum bahçesinde (Kızılçamın Çameli-Göldağı orijinli Asar-Antalya klonal tohum bahçesinde) tahmin edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, Çığlık-Antalya'da kurulmuş bulunan 16 yaşındaki bir P. brutia klonal tohum bahçesine tohum bahçesi dışından gelen polen kontaminasyonu (kirliliği) oranını kloroplast mikrosatellit belirteçleri (cpSSR) yardımıyla tahmin etmektir. cpSSR analizleri, tohum bahçesinden toplanan tohumların megagametofit ve embriyo dokusunda, tohum bahçesine yakın doğal kızılçam populasyonundan toplanan tohumların ise megagametofit dokusu veya ibrelerinde gerçekleştirildi. Analizler altı kloroplast mikrosatellit lokusunda (Pt1254, Pt30204, Pt41093, Pt87268, Pt15169 ve Pt71936) yapıldı.Altı kloroplast SSR lokusundan, Pt41093 lokusu monomorfik, diğer lokuslar ise (Pt1254, Pt30204, Pt87268, Pt15169 ve Pt71936) polimorfik olarak saptandı. Analiz edilen örneklerde altı primer (lokus) için 23 allel bulundu. Kloroplast mikrosatellit allellerinin 36 farklı haplotip oluşturduğu gözlendi. Çalışılan altı kloroplast mikrosatellit bölgesinin sahip olduğu farklı büyüklükteki allellerin kombinasyonları sonucu elde edilen haplotiplere göre 38 no'lu kızılçam tohum bahçesine ait 30 klonun genetik kimlikleri belirlendi. Tohum bahçesindeki 30 klonda toplam 12 çeşit haplotip gözlendi. Tohum bahçesindeki 30 klondan rastgele seçilen beş klona ait beşer ramet incelendiğinde, bu beş klona ait rametlerin ait oldukları sanılan klonlara ait olmadıkları tespit edildi. Tohum bahçesindeki bireyler tarafından üretilen embriyolarda 36 ve doğal populasyona ait bireylerde 19 çeşit haplotip gözlendi.Tohum bahçesindeki 300 embriyoda yapılan analizler sonucunda 87 embriyonun tohum bahçesi dışından gelen polenlerle döllenme sonucu oluştuğu yani 87 gametin kontaminant olduğu belirlendi. Buna göre tohum bahçesindeki bireyler tarafından üretilen embriyolarda kontaminantların (kirliliğin) gözlenen oranı (b) 0.29 olarak bulundu. Bu değer, polen kirliliğinin minimum tahminidir. Tohum bahçesinde tahmin edilen gerçek polen kontaminasyonu (m) ise 0.393 (%39.3) olarak hesaplandı. Polen kontaminasyonunun bu düzeyde olması sonucunda tohum bahçesi tohumlarından sağlanacak genetik kazancın (beklenen genetik kazanç) %20 oranında azalacağı belirlendi.

Abstract:
Turkish red pine (Pinus brutia TEN.), because of its ecological and economic value, is one of the most important native forest tree species in Turkey. Seed orchards are established in order to obtain genetically high quality seeds and seedlings for reforestation and afforestation purposes. Pollen contamination is a serious problem in Pinus brutia seed orchards. Microsatellites, also known as simple sequence repeats (SSRs), are one of the most effective and useful ways of estimate pollen contamination level. So far, pollen contamination level has been estimated in only one seed orchard (P. brutia seed orchard in Asar-Antalya) in Turkey. The aim of this study is to estimate pollen contamination level in a 16 year-old P. brutia clonal seed orchard, located in Çığlık, Antalya, with the help of chloroplast microsatellite markers (cpSSRs). Microsatellite analysis was performed on both maternal and embryo tissues of seeds collected from Turkish red pine seed orchard and megagametophyte tissues of seeds or needles collected from close natural P. brutia population. Six cpSSR loci (Pt1254, Pt30204, Pt41093, Pt87268, Pt15169 and Pt71936) were analyzed.Six chloroplast SSR loci were analyzed. All, except Pt41093, were found to be polymorphic. A total of 23 alleles were determined for the analyzed six loci. The chloroplast microsatellite alleles were combined in 36 different haplotypes. According to haplotypes, that will be composed of the combination of alleles found at each cpSSR locus, genetic identity of each of the 30 clones in P. brutia seed orchard were determined. Twelve different haplotypes were observed in clones of the seed orchard. Studied ramets of randomly selected five clones in the seed orchard were not belong to the clones that they are supposed to be. Thirty-six different haplotypes were observed in embryos that are produced by the seed orchard clones, they were whereas 19 in natural Turkish red pine population.Eighty-seven embryos among the 300 analyzed had no compatible male parent within the seed orchard and their real male parents were considered to be located outside the seed orchard. Observed contamination (b) from external pollen sources was estimated as 0.29. This is minimum estimation of pollen contamination. Microsatellite-based paternity analysis revealed that the contamination rate (m) is 0.393 (39.3%). This level of pollen contamination is expected to reduce predicted genetic gain in the seed orchard crop by 20%.