Ceviz meyvesinde kalsiyum ve fosfor akümülasyonundan sorumlu genlerin GWAS yolu ile tespit edilmesi
Detection of genes responsible for calcium and phosphorus accumulation in walnut fruit by GWAS
Yazar: EGE BARAN AKPUNAR
Danışman: PROF. DR. MUHAMMED BAHATTİN TANYOLAÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Ceviz = Walnut ; Fosfor = Phosphorus ; Genetik belirteçler = Genetic markers ; Kalsiyum = Calcium ; Moleküler genetik = Molecular genetic

Özet:
Ceviz (Juglans regia L.), bitki fizyolojik işlevlerini düzenleyen, insan sağlığını koruyan ve beslenmede önemli bir yere sahip olan temel besin elementleri açısından zengin olması nedeniyle dünya çapında geniş uygulamalara sahiptir. Bu çalışmanın amacı, 154 genotipten oluşan ceviz populasyonunda iki ardışık yıl (2021 ve 2022) için fosfor (P) ve kalsiyum (Ca) akümülasyonu ile ilişkili SNP (Tek Nükleotit Polimorfizmi) markörlerini Genome-wide Association Study (GWAS) ile tespit etmektir. Makro besin elementi ölçümleri, Ca için 70,83 ila 386,67 mg/100g ve P için 106,17 ila 583,08 mg/100g aralığında değişmiştir. Varyans analizi (ANOVA), genotipin makro besin elementi miktarlarını önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. STRUCTURE analizi, ceviz populasyonunun üç alt popülasyona (K=3) ayrıldığını göstermiştir. GWAS analizinde, iki yıl boyunca makro besin elementleri için false discovery rate değerlerini aşan 59 önemli ilişki belirlenmiştir. Bu ilişkiler arasında, Ca akümülasyonu için ortak 16 SNP belirlenirken, P için 11 SNP ortak olarak tespit edilmiştir. Bu SNP'ler, NCBI'daki Genome Data Viewer (GDV) aracı ile analiz edilmiş ve bunlardan 16'sının ceviz genomunda lokalize olduğu gözlemlenmiştir. SNP'lerin çevresindeki ±100 Kb' deki varsayılan aday genler belirlenmiştir. Bu bulgular, gelecekte ceviz yetiştiriciliği uygulamalarında ve biyofortifikasyon çalışmalarında markör destekli seleksiyon için değerli bilgiler sağlamaktadır.

Abstract:
Walnut (Juglans regia L.) has wide applications around the world because it is rich in essential nutrients that regulate plant physiologic functions, protect human health, and occupy an important position in nutrition. The purpose of this study is to detect SNP (Single Nucleotide Polymorphism) markers related the accumulation of key macronutrients such as phosphorus (P), and calcium (Ca) over two consecutive years (2021 and 2022) in a walnut population consisting of 154 genotypes by GWAS (Genome-Wide Association Study). Measurements of macronutrients ranged from 70.83 to 386.67 mg/100g for Ca and from 106.17 to 583.08 mg/100g for P. Analysis of variance (ANOVA) showed that genotype significantly influenced macronutrient amounts. STRUCTURE analysis indicated that the walnut population was clustered into three subpopulations (K=3). In the GWAS analysis, 59 significant relationships surpassing false discovery rate values were detected for macronutrients during the biennial period. Among these associations, 16 SNPs were identified to be common in this period accumulation of Ca, while 11 SNPs were common for P. These SNPs were analyzed using the Genome Data Viewer (GDV) tool on NCBI, and it was observed that 16 of them were localized in the walnut genome. Putative candidate genes and their functions were identified in the ±100 Kb regions surrounding the SNPs. These findings, provide valuable insights for marker assisted selection in forthcoming walnut cultivation applications and biofortification studies.