Anadolu kökenli tarımsal genetik kaynak lens Culinaris medik. türünün genetik çeşitliliğinin ve filocografik örüntülerinin belirlenmesi
Determination of genetic diversity and phylogeographic patterns of agricultural genetic resource lens Culinaris medik. originated from Anatolia
Yazar: ŞENAY BOYRAZ TOPALOĞLU
Danışman: PROF. DR. SELİM SUALP ÇAĞLAR ; DOÇ. DR. İSMAİL KUDRET SAĞLAM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmada, Anadolu'dan ve Verimli Hilal'den köken alan mercimek ile onun yabani akrabalarının genetik çeşitliliği ve filocoğrafik örüntüleri incelenmiştir. Kültür bitkisi olan mercimek, Lens cinsi içinde, Lens culinaris Medik. türü olarak sınıflandırılır. Gerek cinsin gerekse türün alt sistematik kategorilerindeki görüş ayrılıkları ve yakın zamanda keşfedilen taksonlar nedeniyle, cins altındaki taksonomik pozisyonları netleştirmek amacıyla morfolojik ve moleküler çalışmalar yapılmıştır. Böylece Anadolu'ya ait örneklerin taksonomik değerlendirilmesi yapılmış ve teşhis anahtarı oluşturulmuştur. Tüm genom analizi ile genetik çeşitlilik ve filocografik örüntüler değerlendirilmiş; cinse ait taksonların koruma stratejilerinin geliştirilmesinde faydalı olacak ekolojik niş modelleri oluşturulmuştur. Çalışma kapsamında taksonların hem doğal dağılım alanlarından toplanan örneklerde, hem de gen bankaları ve herbaryum örneklerinde morfolojik incelemeler yapılmıştır. Tüm genom analizleri, Türkiye'de yayılış gösteren 5 taksona ait 24 bireyde gerçekleştirilmiştir. Niş modellerinde ise küresel varlık verileri kullanılmış olup, Türkiye'den bir takson gözlem azlığı nedeniyle yanlılıktan kaçınmak için bu analizlere dahil edilememiştir. Ancak Dünya'da yayılışı bulunan diğer bir takson ile birlikte yine 5 taksonda niş modelleri oluşturulmuş ve yorumlanmıştır. Bu çalışma sonucunda Lens cinsine ait dört tür ve beş taksonlu sınıflandırmanın uygun olduğuna karar verilmiş, Anadolu örnekleri için teşhis anahtarı hazırlanmıştır. Lens culinaris subsp. orientalis (Boiss.) Ponert alt türünün Anadolu'da yüksek genetik çeşitlilik gösterdiği, kültür bitkisinin en yakın akrabası ve atasal taksonu olarak birincil gen havuzunda bulunduğu ortaya konmuştur. Ayrıca iklim değişikliğinin incelenen tüm Lens taksonlarının uygun habitatlarında çeşitli seviyelerde etkili olacağı sonucuna varılmıştır. Buna göre L. culinaris subsp. orientalis birincil gen havuzunda ve L. culinaris subsp. odemensis (Ladiz.) M.E. Ferguson & al. ise ikincil gen havuzunda bulunmaları aynı zamanda iklim değişikliğine hassas taksonlar olmalarıyla birinci dereceden öncelikli görülmüştür. L. culinaris subsp. tomentosus (Ladiz.) M.E. Ferguson & al. bilinen az sayıda popülasyonu ve iklim değişikliğine tepkilerinin bilinmemesi ile birincil öncelikli taksonlardandır. L. ervoides (Brign.) Grande ve L. lamottei Czefr. ise ikinci dereceden önceliklendirilmesi gereken taksonlar olarak önerilmiştir. L. nigricans (M. Bieb.) Godron, tarımsal genetik kaynak olarak hem dördüncül gen havuzunda bulunması hem de iklim değişikliğinden en az etkilenen tür olması nedeniyle korumada en az öncelliklidir. Çalışmanın sonuçları, gen bankası yöneticileri, koruma biyologları ve karar alıcılar için değerli veriler sunmaktadır. Ayrıca, rapor edilen projeksiyonlar, tarla bitkilerinin yabani akrabalarının korunmasında öncelik belirleme yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması açısından önemlidir.

Abstract:
This study investigates the genetic diversity and phylogeographic patterns of lentil and its wild relatives originating from Anatolia and the Fertile Crescent. Lentil, a cultivated plant, is classified within the Lens genus under the species Lens culinaris Medik. Due to disagreements in both the genus and species' taxonomy and recently discovered taxa, morphological and molecular studies were conducted to clarify taxonomic positions within the genus. Consequently, taxonomic assessment and a diagnostic key were developed for the Anatolian samples. Whole-genome analysis was employed to evaluate genetic diversity and phylogeographic patterns, and Ecological Niche Models were created to aid in the development of conservation strategies for taxa. Within the scope of the study, morphological analyzes were made both in the samples collected from the natural distribution areas of the taxa, as well as in the gene banks and herbarium samples. Whole-genome analyses were performed on 24 individuals representing five taxa distributed in Turkey. Niche models utilized global occurrence data, excluding a taxon from Turkey due to limited observations to avoid bias. However, niche models were developed and interpreted for five taxa, including another taxon with global distribution. As a result of this study, it has been decided that a classification consisting of four species and five taxa belonging to the Lens genus is appropriate, and a diagnostic key has been prepared for Anatolian samples. It has been revealed that the L. culinaris subsp. orientalis (Boiss.) Ponert shows high genetic diversity in Anatolia, is the closest relative to the cultivated plant, and is present in the primary gene pool as the ancestral species. Furthermore, it has been concluded that climate change will have varying levels of impact on the suitable habitats of all examined Lens taxa. Accordingly, L. culinaris subsp. orientalis and L. culinaris subsp. odemensis (Ladiz.) M.E. Ferguson & al. are considered of primary priority due to their presence in the primary gene pool and their sensitivity to climate change as first-degree priority taxa. L. culinaris subsp. tomentosus (Ladiz.) M.E. Ferguson & al., with its limited known populations and unknown responses to climate change, is among the primary priority taxa. L. ervoides (Brign.) Grande and L. lamottei Czefr., on the other hand, are recommended as second-degree priority taxa. L. nigricans (M. Bieb.) Godron, being both in the fourth gene pool and the least affected by climate change, is of the least priority for conservation as an agricultural genetic resource. The study's results offer valuable data for gene bank managers, conservation biologists, and decision-makers. Moreover, the projections are crucial for developing priority determination methods in crop wild relative conservation.