Ispanakta (Spinacia oleracea L.) tüm genom SSR markörlerinin geliştirilmesi ve nitelikli ıslah havuzunun oluşturulması
Development of whole genome SSR markers in spinach (Spinacia oleracea L.) and creating a qualified gene pool
Yazar: YEŞİM DAL CANBAR
Danışman: PROF. DR. ÖNDER TÜRKMEN ; DOÇ. DR. ALİ TEVFİK UNCU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Ispanak aksesyonlarının çoğu, belirli çevresel koşullara yüksek oranda uyum sağlamış ve genetik varyasyon kaynakları olan yerel genotipler olup ıslah projelerinde yararlı kaynaklardır. Bununla birlikte, farklı germplazmların genetik potansiyelinin kullanılması, genetik koleksiyonlar hakkında karakterizasyon, değerlendirme ve sınıflandırma dahil olmak üzere ayrıntılı bilgi gerektirmektedir. Diğer birçok zirai öneme sahip bitki türüne göre çok az sayıda araştırma ıspanak germplazmının genetik çeşitliliğini incelemiştir. Mevcut çalışmada ticari hibritlerden ve yerel genotiplerden oluşan 71 adet ıspanak genotipi agro-morfolojik ve moleküler açıdan karakterize edilmiştir. S5 seviyesine kadar kademe ilerlemesi sağlanan genotiplerde morfolojik çalışmaların yanı sıra moleküler çalışmalar açısından da tarama yapılmıştır. S2 ve S5 seviyesinde ıspanak genotiplerinin fenotipik çeşitlilik profilleri 12 kalitatif agro-morfolojik özellik temelinde değerlendirilmiştir. Agro-morfolojik veriler için TBA (Temel Bileşen Analizi) yapılmış olup verim parametrelerini etkileyen yaprak özelliklerinde olumlu değişkenlikler görülmüştür. Ayrıca S. oleracea genomu yeni moleküler markörlerin geliştirilmesi için kullanılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, ıspanak genom sekansı biyoinformatik araçlar kullanılarak yeni SSR markörleri geliştirmek üzere taranmıştır. Çalışma ile 16.388 tri-nükleotid SSR lokusunun %71,7'sinin primer tasarımına uygun olduğu belirlenmiştir. Ayrıca primer tasarımı sonucunda SSR dizilerini oluşturan 9691 primer geliştirme kalitesinde SSR markörü bulunmuştur. Bu markörlerden 36 adeti rastgele seçilerek 94 adet ıspanak genotipinde genetik çeşitlilik analizi gerçekleştirilmiş ve polimorfik bilgi kapasitesi belirlenmiştir. Yeni geliştirilen tüm markörlerin gen ontolojisi incelenmiş ve olası fonksiyonel anotasyonları belirlenmiştir. Ayrıca çalışmada S5 kademesine ait 94 adet genotipin 26'sınının Peronospora farinosa L.'ye karşı direnç allelli bulundurduğu belirlenmiştir. Çalışma sonuçları hem klasik hem de moleküler ıslah ile üstün ıspanak çeşitleri geliştirmek için kullanılacak önemli genetik araçları oluşturmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Spinacia oleracea L., Yeni Nesil Sekanslama (NGS), Basit dizi tekrarları (SSR), Gen Ontolojisi (GO), Temel Bileşen Analizi (TBA)

Abstract:
Most spinach accessions are local genotypes that are highly adapted to certain environmental conditions and are sources of genetic variation. However, exploiting the genetic potential of different germplasms requires detailed knowledge of genetic collections, including characterization, evaluation and classification. In order to reveal the current potential of plant genetic resources, molecular and agro-morphological properties must be known exactly. Few studies have examined the genetic diversity of spinach germplasm compared to many other agronomically important plant species. In the present study, 71 spinach genotypes consisting of commercial hybrids and local genotypes were characterized agro-morphologically and molecularly. In addition to morphological studies,  genotypes were also screened in molecular studies that progressed up to the S5 level. It was evaluated on the basis of 12 qualitative agro-morphological traits to determine the phenotypic diversity profiles of spinach genotypes at the S2 and S5 level. TBA (Principal Component Analysis) was performed for agro-morphological data and positive variability was observed in leaf characteristics affecting yield parameters. In addition, the S. oleracea genome has been used for the development of new molecular markers. For this purpose, the spinach genome sequence was screened to develop new SSR markers using bioinformatics tools. The study determined that 71.7% of 16,388 tri-nucleotide SSR loci were suitable for primer design. In addition, as a result of primer design, 9691 SSR markers in primer development quality were found that formed SSR sequences. Genetic diversity analysis was performed on 94 spinach genotypes by randomly selecting 36 of these markers and polymorphic information capacity was determined. Gene ontology of all newly developed markers was examined and possible functional annotations were determined. In addition, in the selection of 94 genotypes belonging to the S5 level, it was determined that 49 of them had resistance alleles against Peronospora farinosa L. The results of the study constitute important genetic tools to be used to develop superior spinach varieties with both classical and molecular breeding.

Keywords: Spinacia oleracea L, Simple Sequence Repetitions (SSR), Gene Ontology (GO), Principal Component Analysis (PCA), Diversity