Doğu Karadeniz florasında Paeonia L. (Paeoniaceae) taksonlarının morfolojik, moleküler ve fitokimyasal özelliklerinin karakterizasyonu
Characterization of morphological, molecular and phytochemical properties of Paeonia L. (Paeoniaceae) taxa in the Eastern Black Sea flora
Yazar: AYTÜL SANDALLI
Danışman: PROF. DR. VAGİF ATAMOV
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Botanik = Botany ; Genetik = Genetics

Özet:
Bu araştırmada morfolojik, moleküler ve analitik yöntemler ile Rize ve Samsun illerinde doğal yayılış alanlarına sahip Paeonia (P.) popülasyonlarını karakterize etmek amaçlanmıştır. Bitki materyalleri 2022-2023 yılları arasında toplanmıştır ve morfolojik tanımlamalar teşhis anahtarına göre yapılmıştır. Moleküler karakterizasyon için barkod DNA dizinleri (ITS, matK, rbcL ve ycf-1), Rastgele Amplifiye Polimorfik DNA (RAPD) ve Basit Tekrar Dizi (SSR) polimorfizmleri kullanılmıştır. Analitik karşılaştırmalar için beş monoterpen bileşiğin (paeoniflorin, benzoylpaeoniflorin, galloylpaeoniflorin, oxypaeoniflorin ve albiflorin) değişkenliği HPLC-DAD ile araştırılmıştır. Karpel tüy örtüsü ve petal rengi açısından Rize ve Samsun Paeonia popülasyonlarının tamamen farklı olduğu, Rize popülasyonlarının tüysüz karpelli ve soluk sarı petalli, Samsun popülasyonunun ise tüylü karpelli ve pembe petalli olduğu belirlenmiştir. Rize popülasyonları karpel tüy örtüsü bakımından P. kesrouanensis'e, petiol tüy özelliği bakımından P. arietina'ya (Türkiye'de tüylü petiole sahip tek tür) benzer bulunmuştur. Kuyruklu sepal özelliği ile Albiflorae seksiyonuna benzer olduğu gözlenmiştir. Yaprak ayası, yaprak en/boy oranı, yaprak ucu özellikleri açısından P. daurica kompleksi için tanımlanan karakter aralığında yer aldıkları belirlenmiştir. Rize ve Samsun taksonları arasında dört barkod dizisi açısından en fazla polimorfizmin ITS DNA bölgesinde (16), en az polimorfizm ise rbcL DNA bölgesinde (bir adet) tespit edilmiştir. ITS baz dizin analizine göre Rize Çeymakçur ve Cimil popülasyonları arasında tek bir noktada, Rize ile Samsun taksonları arasında ise 16 noktada nükleotit polimorfizmi belirlenmiştir. ITS dizinine dayalı filogenetik ağaçta Rize ve Samsun Paeonia popülasyonları sırası ile P. caucasica (= P. daurica subsp. coriifolia) ve P. macrophylla'ya yakın grup oluşturdukları belirlenmiştir. Doğu Karadeniz taksonlarının 59K, 90S, 197R ve 566Y polimorfizmleri açısından P. daurica subsp. coriifolia, P. wittmanniana ve P. x litvinskajae ile bire bir benzer oldukları gözlenmiştir, Samsun taksonu ise 67Y, 86Y, 89W, 162Y, 218Y ve 465Y varyasyonları açısından P. daurica subsp. coriifolia'ya çok daha benzer bulunmuştur. matK ve rbcL dizin analizinde Çeymakçur ve Cimil popülasyonları arasında nükleotit polimorfizmi tespit edilememiştir. Ancak Rize taksonları ile Samsun taksonu arasında matK ve rbcL DNA bölgelerinde sırası ile 5 ve bir nükleotitlik polimorfizm tespit edilmiştir. matK ve rbcL dizinine dayalı filogenetik ağaçta Rize ve Samsun Paeonia populasyonları hem 'daurica' kompleksinden P. daurica subsp. mlokosewitschii'e hem de P. obovata'ya benzer bulunmuştur. Rize taksonlarının rbcL dizisinin 816. pozisyondaki A (adenin) değişimi yönünden P. obovata'ya (AF033568) %100 benzer olmaları hibritleşme sürecinde P. obovata'nın yer aldığını desteklemektedir. ycf-1 dizin analizi Türkiye Paeonia popülasyonları için ilk kez kullanılmıştır ve Rize taksonlarının %100 benzer olduğu, Samsun taksonu ile aralarında 7 nükleotitlik polimorfizm olduğu belirlenmiştir. ITS bölgesinden sonra en fazla polimorfizm ycf-1 dizininde belirlenmiştir. Rize taksonlarında tespit edilen 9 nükleotitlik delesyon ycf-1 dizin analizinden elde edilen en önemli bulgudur. Bu delesyon Samsun taksonunda tespit edilememiştir. GenBank'a kayıtlı başka Paeonia türlerinde de üçlü nükleotit delesyonları gözlenmiştir. Ancak bu delesyonlar Rize popülasyonlarında gözlenenden farklıdır. ycf-1 dizin analizine dayalı filogenetik ağaçta Rize ve Samsun taksonları en çok birbirine benzerdir ve P. mlokosewitschi ile birlikte gruplanmaktadır. RAPD ve SSR analizlerinde elde edilen bant profilleri Rize ve Samsun popülasyonlarının akraba oldukları desteklemektedir. Özellike SSR 50F ve 73A primerleri üç popülasyonda da benzer bant profili üretmiştir. Paeoniflorin üç popülasyonda da ortak monoterpen bileşik olarak tespit edilmiştir. Yaprak sapı tüylülüğü, kuyruklu sepal ve moleküler yöntemler Rize ve Samsun Paeonia taksonlarının 'daurica' kompleksi içerisinde yeni alt türler olarak isimlendirilmelerinin uygun olacağını desteklemektedir.

Abstract:
Rize and Samsun provinces have natural distribution areas for Paeonia taxa. This research aimed to characterize Paeonia (P.) populations in these provinces using morphological, molecular, and analytical methods. Plant were collected between 2022-2023 and morphological identifications were made according to the identification key. Barcode DNA sequences (ITS, matK, rbcL and ycf-1), Randomly Amplified Polymorphic DNA (RAPD) and Simple Repeat Sequence (SSR) polymorphisms were used for molecular identifications. For analytical comparisons, the variability of five monoterpene compounds (paeoniflorin, benzoylpaeoniflorin, galloylpaeoniflorin, oxypaeoniflorin, and albiflorin) was investigated by HPLC-DAD. It was found that Rize Paeonia populations had hairless carpels and pale yellow petals, while Samsun Paeonia populations had hairy carpels and pink petals. Rize and Samsun populations were completely different for carpel feather cover and petal color. For carpel feather cover, Rize populations are similar to P. kesrouanensis, and for petiole feather character, they are similar to P. arietina distributed in Turkey. They are also similar to section Albiflorae with their tail sepal. They were within the character range defined for the P. daurica complex in terms of leaf blade, leaf width/height ratio and leaf tip characters. The most polymorphism is in the ITS DNA region (16), and the least polymorphism is in the rbcL DNA region (one). According to ITS base sequence analysis, nucleotide polymorphism was detected at a single point between Çeymakçur and Cimil populations, and at 16 points between Rize and Samsun taxa. In the phylogenetic tree of ITS data, Rize and Samsun Paeonia populations formed groups close to P. daurica subsp. coriifolia (= P. caucasica) and P. macrophylla, respectively. It has been observed that the Eastern Black Sea taxa are exactly similar to P. daurica subsp. coriifolia, P. wittmanniana and P. x litvinskajae in terms of 59K, 90S, 197R and 566Y polymorphisms. Additionally, Samsun taxon was found to be much more similar to P. daurica subsp. coriifolia in terms of variations 67Y, 86Y, 89W, 162Y, 218Y and 465Y. There is no nucleotide polymorphism between Çeymakçur and Cimil populations in matK and rbcL sequences, but there is a polymorphism of 5 and one nucleotide between the Rize taxa and the Samsun taxon, respectively. In the phylogenetic tree of matK and rbcL data, Rize and Samsun Paeonia taxa are similar to both P. daurica subsp. mlokosewitschii from the 'daurica' complex and P. obovata. The fact that Rize taxa are 100% similar to P. obovata (AF033568) in terms of the A (adenine) change at position 816 of the rbcL sequence supports the involvement of P. obovata in the hybridization process. ycf-1 sequence analysis was used for the first time for Turkish Paeonia populations and it was determined that Rize taxa were 100% similar and there was a 7-nucleotide polymorphism between them and Samsun taxon. After the ITS region, the most polymorphism was determined in the ycf-1 sequence. The most important finding of ycf-1 sequence analysis is the 9-nucleotide deletion in Rize taxa. This deletion is not present in the Samsun taxon. Paeonia species registered in GenBank also have triple nucleotide deletions, but these deletions are different from those observed in Rize populations. In the phylogenetic tree based on ycf-1 sequence analyses, Rize and Samsun taxa are most similar to each other and are grouped together with P. mlokosewitschi. The band profiles obtained in RAPD and SSR analyzes support that the Rize and Samsun populations are related. In particular, SSR 50F and 73A primers produced similar band profiles in all three populations. Paeoniflorin was detected as a common monoterpene compound in all three populations. Petiole hairiness, tailed sepal and molecular methods support that it would be appropriate to name Rize and Samsun Paeonia taxa as new subspecies within the 'daurica' complex.