Nohutta iri daneli, çift baklalı ve markör destekli seleksiyonla yanıklık [Ascochyta rabiei Pass. (Labr.)] hastalığına dayanıklı ideal bitki ıslahı
Ideotype breeding in kabuli chickpea: extra large-seeded, double-podded and resistant to ascochyta blight [Ascochyta rabiei Pass. (Labr.)] via marker assisted selection
Yazar: TUBA EKER
Danışman: PROF. DR. CENGİZ TOKER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
İdeal bitki kavramı, bir çeşit geliştirme sürecinde dane verimi, yağlar ve diğer kullanışlı özellikler için daha iyi performans göstermesi beklenen, istenilen bir bitki modeli olarak ortaya konulmuş olup (i) 'istenilmeyen (eksiklik/kusur) özelliği giderme veya istenilen özelliğe ulaşma/geliştirme' (dayanıklı bir genotipten hassas bir genotipe hastalık dayanıklılığını geliştirmek) ve (ii) 'verim için seleksiyon' (belirlenen ebeveynler arasındaki melezlemelerle verim ve kalitede istenilen yönde iyileştirme) gibi iki temel yaklaşımı içerir. Bu çalışmanın hedefi; nohutta (Cicer arietinum L.) yüksek verimli, ekstra iri beyaz/krem renk daneli, çok baklalı ve önemli verim kayıplarına neden olabilen yanıklık hastalığına [Etmen: Ascochyta rabiei Pass. (Labr.)] dayanıklı bir ideal bitki tipine ulaşılmasıdır. Bu hedefe ulaşılabilmesi için tek baklalı, basit yapraklı, iri daneli (100-dane ağırlığı 47 g) ve yanıklık hastalığına dayanıklı Sierra genotipi ile çift baklalı, bileşik yapraklı, küçük daneli (100-dane ağırlığı 27 g) ve yanıklık hastalığına dayanıklı CA 2969 melezlenmiştir. Çalışamın başlangıç materyalini, tek bitki dölü aktarım yoluyla F3 popülasyonu oluşturmuştur.
F3 popülasyonunda, çift baklalılık geninin uygun koşullarda epistatik etkilerinin bir sonucu olarak çok çiçekli ya da baklalı döller gözlenmiştir. 626 F3 kademesi bitkisi (i) bileşik yapraklı ve tek baklalı, (ii) bileşik yapraklı ve çift baklalı, (iii) bileşik yapraklı ve çok baklalı (iv) basit yapraklı ve tek baklalı, (v) basit yapraklı ve çift baklalı, (vi) basit yapraklı ve çok baklalı döller olarak altı gruba ayrılarak tarımsal ve morfolojik özellikleri yönüyle değerlendirilmiştir. Geliştrilmiş olan "çift baklalı ya da çok baklalı ve 100-dane ağırlığı 45 g üstü olan toplam 152 F4 kademesi genotipinde, SCY17590 ve CaETR-1 moleküler markörleri kullanılarak yanıklık hastalığına reaksiyonları moleküler düzeyde belirlenmiştir. Ekstra iri dane özelliği, F3 popülasyonundaki dağılıma göre, kısmi dominant allelerin kontrolünde poligenik kalıtım şekline sahip olabileceği belirlenmiştir.
Çalışma materyeli içerisinde, ebeveyn bireylerden daha yüksek/fazla ya da daha düşük/az değerlere sahip olan döllerin ortaya çıkmasını sağlayan transgresif açılmalar incelenen tüm özellikler için belirlenmiş olup ticari olarak yüksek fiyata alıcı bulan bu nedenle de çiftçilerin ihtiyaç duyduğu iri ve açık renk daneli nohutların, uygun ebeveynlerin melezlenerek geliştirilebileceği gösterilmiştir. İri dane büyüklüğü için seleksiyon, path analiziyle dane verimi, 100-dane ağırlığı artışında en yüksek doğrudan etkiye sahip olduğu için biyolojik ve dane verimine dayandırılabilir. Yüksek verimli genotipleri seçmek için, dane verimi ile aynı faktörde bulundukları için biyolojik verim, taç genişliği, bakla ve dane sayısı gibi özelliklerden biri değerlendirilebilir. Bileşik yapraklı ve tek baklalı genotiplerin en iri dane büyüklüğüne sahip olduğunun belirlenmesinin ardından bileşik yapraklı ve çift baklalı genotipler yer almaktadır. Bileşik yapraklı ve çok baklalı genotiplerin hem en yüksek verime hem de bakla ve dane sayısına da sahip olduğu bulunmuştur. QTLAR2 ve QTLAR1 ile ilişkilendirilmiş LG4 üzerindeki SCY17590 ve CaETR-1 markörleri 152 F4 kademesi genotipleri içerisinden 9 genotip içerisinde belirlenmiştir. Her iki dayanıklı alleli taşıyan altı genotipte, 100-dane ağırlığı 50-60 g olan ekstra iri daneler elde edilmiştir. 100-dane ağırlığı 50 g üzeri, çift ya da çok baklalı ve yanıklık hastalığına moleküler destekli seleksiyon çalışmaları ile dayanıklı olarak belirlenen F4  kademesinde bazı döllerin en iyi ebeveynden (47 g) daha iri danelere sahip olduğu belirlenmiştir. Yüksek verimli bu üstün hatlar çiçeklenme (31 oC'den fazla) ve bakla bağlama (39 oC'den fazla) dönemlerinde yüksek sıcaklık stresine maruz kalmıştır. 
Yüksek verim, ekstra iri ve açık renkli dane boyutu, çift veya çok baklalılık özellikleri ve yanıklık hastalığına dayanıklılık uygun kabuli nohutların tür içi melezlemeleriyle ve markör destekli seleksiyonla bir ideal nohut tipinin geliştrilmesi mümkündür.

Abstract:
The concept of 'crop ideotype' is coined as a desirable plant model expected to better perform for grain yield, oils and other useful characteristics when developed a cultivar and it consists of two major approaches such as (i) 'defect elimination' that is integration of disease resistance to a susceptible genotype from resistant genotype and (ii) 'selection for yield' improving yield after crosses between desirable parents. Here we determined an ideotype in chickpea (Cicer arietinum L.) having high-yielding, extra large-seeded, multi-podded and resistant to ascochyta blight [Ascochyta rabiei Pass. (Labr.)], caused considerable yield losses. For these purposes, Sierra having single-podded per node, unifoliolate leaf, the large-seeded (47 g per 100-seed weight) and resistant to ascochyta blight was crossed with CA 2969 having twin-podded per node, imparipinnate leaf, small-seeded (27 g per 100-seed weight) and resistant to ascochyta blight, and then advanced to F3 generation with single plant progeny. 
In F3 popuation, multi-flowered or podded progeny were noticed as a result of epistasis of double-podded gene in suitable conditions. A total of 626 F3 generation plants was evaluated for agro-morphological traits dividing into six classes namely; (i) imparipinnate leaf and single-podded progeny, (ii) imparipinnate and double-podded progeny, (iii) imparipinnate and multi-podded progeny, (iv) unifoliolate leaf and single-podded progeny, (v) unifoliolate leaf and double-podded progeny, (vi) unifoliolate leaf and multi-podded progeny. A total of 152 F4 generation lines having 100-seed weight ≥45 g and double- or multi-podded traits were studied for resistance to ascochyta blight using molecular markers including SCY17590 and CaETR-1. Inheritance pattern of extra large-seeded trait was found to be polygenic controlled partial dominant alleles according to distribution of F3 population. 
Transgressive segregations, progeny having higher or lower values in segregations than their own parents, were determined for all studied traits indicating that seed size in chickpea could be improved crossing suitable parents since large seed size in chickpea are preferred by farmers due to having high price. Selection for large seed size could be based on biological and seed yields per plant since the seed yield had the highest direct effect on 100-seed weight in path analysis. To select high yielding progeny, one of the following traits such as biological yield, number of pods and seeds per plant and canopy width could be assessed because these traits along with seed yield were found in the same factor. Imparipinnate leaf and single podded progeny had the largest seed size and followed by imparipinnate leaf and double-podded progeny. Imparipinnate leaf and multi-podded progeny had not only highest yield but also number of pods and seeds per plant. SCY17590 and CaETR-1 markes located on LG4 related to QTLAR2 and QTLAR1 were found in 9 lines among 152 F4 lines. Six lines carrying both of two resistance markers attained extra-large seeds as high as 50-60 g per 100-seed weight. Some progeny in F3 with 100-seed weight of ≥ 50 g, double- or multi-podded and resistant to ascochyta blight had extra larger seed size than that of the best parent (47 g). These superior lines attained high yield were subjected to heat stress during flowering (more than 31 oC) and pod setting (more than 39 oC) stages.
As a suggestion, high yielding, extra large-seeded, double- and multi-podded traits and resistance to ascochyta blight were integrated in ideotype chickpea via intraspecific crossing of suitable 'kabuli' chickpeas and marker assisted selection.