Fasulye antraknozu etmeni Colletotrichum lindemuthianum'un genetik karakterizasyonu ve patojene karşı dayanıklılık kaynakları üzerine araştırmalar
Genetic characterization of Colletotrichum lindemuthianum causing bean anthracnose and investigation of resistance sources to the pathogen
Yazar: GÜLSÜM PALACIOĞLU
Danışman: PROF. DR. HARUN BAYRAKTAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Fasulye üretim alanlarında önemli ekonomik kayıplara neden olan Colletotrichum lindemuthianum'un neden olduğu antraknoz hastalığına karşı mücadele yöntemlerine katkı sağlamak amacıyla gerçekleştirilen bu tez kapsamında ilk olarak ülkemizin 7 farklı ilinden elde edilen 91 patojen izolatı arasındaki genetik farklılıklar iPBS ve ISSR yöntemleri kullanılarak analiz edilmiştir. Her iki marker sisteminin structure ve cluster analizi sonucunda coğrafik dağılım ile ilişkili olarak patojen izolatları arasında %72 genetik benzerlikte iki ana grubun bulunduğu tespit edilmiştir. Moleküler varyans (AMOVA) analizide bu genetik varyasyonun %58.7'nin izolatlar arasındaki genetik farklılıklardan, %41.29'luk kısmının ise populasyonlar arasındaki farklılıklardan ileri geldiğini ortaya koymuştur. Kantitatif PCR analizi ise patojen izolatlarına karşı fasulyede savunma ile ilişkili gen (PR1, PR2, PR3, PAL, GST, LOX ve POD) ekspresyonlarında zamana bağlı olarak önemli farklılıkların oluştuğunu göstermiştir. Elde edilen 693 fasulye genotipi taşıdıkları dayanıklılık genleri için değerlendirildiğinde ise Co-15, Co-4, Co-6, Co-1, Co-11 ve Co-14 dayanıklılık genlerinin test edilen genotiplerde yaygın olarak bulunduğu görülmüştür. Patojenisite testlerinde ise 7 çeşit ve 6 fasulye genotipinin bu etmene karşı dayanıklı olduğu belirlenmiştir. Hastalığa karşı dayanıklı genotiplerdeki en yaygın dayanıklılık geninin Co-11 olduğu ve bunu Co-6 ve Co-15 genlerinin takip ettiği görülmüştür. Ayrıca bu genotiplerin Co-1, Co-4, Co-10 ve Co-13 genlerini taşıdığı belirlenmiş olup bu Co gen kombinasyonlarının hastalığa karşı daha yüksek bir dayanıklılık sağlayabileceği düşünülmektedir. Fasulye antraknozuna karşı mücadelede BTH (acibenzolar-S-methyl), silisyum ve jasmonik asitin (MeJA) etkisi incelendiğinde ise BTH uygulamasının en yüksek etkiye sahip olduğu ve PR1 ve PR2 gen ifadelerinin enfeksiyonun erken döneminde hızlı bir şekilde artmasını sağladığı tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçların antraknoz hastalığına karşı mücadele yöntemlerinin ve ıslah programlarının etkinliğinin artmasına, konukçu savunma mekanizması ile ilişkili genlerin rolleri hakkında daha fazla bilgi edinmemize ve hastalığa karşı farklı kontrol stratejilerinin geliştirilmesine önemli katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The present thesis aimed to contribute to disease management methods to anthracnose disease, caused by the fungus Colletotrichum lindemuthianum, leading to important economic losses in bean growing areas worldwide. For this purpose, genetic diversity of 91 isolates obtained from 7 provinces of Turkey was characterized by iPBS and ISSR analysis. The cluster and structure analysis of both marker systems classified the pathogen isolates into two main groups with a genetic similarity of 72%, which closely associated with the geographic distribution of the isolates. The analysis of molecular variance (AMOVA) showed that 58.7% of total genetic variability resulted from genetic differences between the isolates within populations, while 41.29% was among populations. The quantitative PCR analysis showed significantly time-dependent differences in the expression of bean defense-related genes (PR1, PR2, PR3, PAL, GST, LOX and POD) depending on pathogen isolates. Co-15, Co-4, Co-6, Co-1, Co-11 and Co-14 resistance genes were commonly found among common bean genotypes, when 693 bean genotypes from different provinces were evaluated for resistance genes. Pathogenicity test confirmed that 7 cultivars and 6 common bean genotypes were resistant against the pathogen. Resistant genotypes to the disease most commonly carried Co-11 resistance gene, followed by Co-6 and Co-15 genes, respectively. They carried Co-1, Co-4, Co-10 and Co-13 genes, suggesting the combinations of these Co genes could provide more durable resistance to bean anthracnose. Also, the effects of BTH (acibenzolar-S-methyl), silicon and jasmonic acid (MeJA) were evaluated for controlling bean anthracnose in this study. BTH application was the most effective in disease control and induced more rapidly the transcript level of PR1 and PR2 in the early stages of infection. Results from this study could provide the improvement of disease management systems and breeding programmes, a better understanding of genes with related to host defence mechanism and the development of alternative control strategies to anthracnose disease.