Pisum sativum L. ve P. fulvum Sibth&Sm. türler arası melezlemelerinde erkencilikle ilgili QTL'lerin belirlenmesi
Determination of QTLs for earliness in crosses derived from interspecific crosses between Pisum sativum L. and P. fulvum Sibth&Sm
Yazar: HATİCE SARI
Danışman: PROF. DR. CENGİZ TOKER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bitkisel üretimde en önemli stres faktörlerinden olan ve küresel ısınma nedeniyle yakın gelecekte artacağı tahmin edilen kuraklık ve yüksek sıcaklık streslerinden kaçınmak için tarımı yapılan bitkilerde erkencilik özelliği önemli bir role sahiptir. Ayrıca, artan insan nüfusunun gelecekteki gıda ihtiyaçlarını karşılayabilmek için süper erkenci bitki çeşitlerine ihtiyaç duyulacaktır. Bu tez çalışması, bahçe bezelyesi (P. sativum L.) ve onun en uzak yabani akrabası (P. fulvum Sibth. et Sm.) arasında yapılan türler arası melezlemeden ilerletilen F2 popülasyonunda, (i) transgresif açılmalar (açılma generasyonlarında her iki anaçtan daha yüksek ve düşük değerli döller) belirlemeyi, (ii) F2 den F5'e kadar transgresif açılmalardan süper erkenci (de novo) döller seçmeyi, (iii) süper erkencilik özelliğinin dar anlamda kalıtım derecesini tahminlemeyi, (iv) önemli tarımsal ve morfolojik özelliklerin erkencilik üzerine doğrudan ve dolaylı ilişkilerini path katsayısıyla irdelemeyi ve (v) F4 rekombinant kendilenmiş hatlarda (RIL) erkencilik dahil önemli tarımsal ve morfolojik özelliklerin SSR markörleriyle haritalamayı amaçlamıştır. 
F2 popülasyonunda, çimlenmeden sonra 13-17 gün içerisinde çiçeklenen, 18-29 içerisinde bakla bağlayan ve erkenci olan anne ebeveynden çok daha erkenci olup, daha önce bulunmayan süper erkenci bireyler olarak adlandırılan bireyler, F5 popülasyonuna kadar incelenmiştir. F5 popülasyonunda de novo süper erkenci bireyler, kısa gün koşulları altında P. sativum'dan yaklaşık bir ay ve P. fulvum'dan iki ay daha erkenci oldukları belirlenmiştir. Süper erkenci bireyler, çiçeklenme (h2= %82) ve bakla bağlama zamanı (h2= %80) özellikleri bakımından oldukça yüksek dar anlamda kalıtım derecesine sahip oldukları bulunmuştur. Bu durum süper erkenci çeşitlerin geliştirilmesi için açılan popülasyonlarda erken dönemde seleksiyon yapılabileceğini göstermektedir. Çalışma kapsamında süper erkencilik özelliğine ilaveten önemli agro-morfolojik özellikler için de  transgresif açılımlar elde edilmiştir.
P. sativum ve P. fulvum türler arası melezlemeden tek tohum aktarma yöntemiyle ilerletilen 114 bireyden oluşan F4 RIL popülasyonu, erkencilik ve önemli agro-morfolojik özelliklerin QTL'lerini belirlemek için değerlendirilmiştir. Ebeveynler arasında polimorfik olan kırk dört adet SSR, 7 kromozom üzerinde haritalanarak toplam 262.6 cM uzunluğunda genetik bağlantı haritası oluşturulmuştur. Erkencilik ve önemli agro-morfolojik özellikler için 5 kromozom üzerinde toplam 14 QTL belirlenmiştir. Erkencilik için LG2 üzerinde fenotipik varyansın toplam %26'sını açıklayan iki adet QTL belirlenmiştir. Bitki boyu için LG3 üzerinde fenotipik varyansın %16'sını açıklayan bir QTL, bitkide bakla sayısı için LG2, LG4, LG5 ve LG6 üzerinde toplam 6 QTL belirlenmiştir. Baklada dane sayısı için LG6 üzerinde bir QTL, bakla boyu için LG4 üzerinde bir QTL ve hasat indeksi için LG3, LG5 ve LG6 bağlantı gruplarında yer alan 3 adet QTL belirlenmiştir.
Araştırma sonuçlarına göre, erkencilik özelliği için belirlenen QTL'lere yakın ilişkide olan AA205 ve AA372-1 markörleri ve önemli agro-morfolojik özellikler için bulunan QTL'lerdeki yakın ilişkili diğer SSR markörleri gelecekte yapılacak olan markör destekli seleksiyon çalışmalarına önemli katkılar sağlayacaktır. Yabani türlerin kültüre alınmış türlerle melezlenmesinden elde edilen faydalı bireyler, yabani türlerin önemini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Earliness in crop plants has a crucial role in avoiding drought and heat stress, which are two of the most important challenges in crop production and are predicted to exacarbate in the near future due to global warming. Furthermore, super-early plant cultivar are crucial to meet the future food needs of the growing human population. The study aimed (i) to determine transgressive segregations (progeny with higher and lower values from both parents in transgressive generations), (ii) to select super-early (de novo) progeny from transgressive segregations from F2 to F5, (iii) narrow sense heritability of super-earliness trait (iv) to examine the direct and indirect relationships of important agricultural and morphological traits on earliness with the path coefficient, and (v) to map important agronomic and morphological traits, including earliness, with SSR markers in F4 recombinant inbred lines (RIL), in populations derived from interspecific crosses between garden pea (P. sativum L.) and the most distant relative of pea (P. fulvum Sibth. et Sm.).
In the F2 population, the so-called super-early individuals, matured much earlier than the female parent, flowered within 13-17 days after germination and set pods within 18-29 were studied up to the F5 generation. Super-early progeny were found to be earlier by about one month than P. sativum and two months than P. fulvum under short day conditions in the F5 population. In respect to days to flowering and pod setting, super-early progeny had a relatively high level of narrow sense heritability (h2 = 82% and 80%, respectively), indicating that the selections for earliness in segregating populations was effective for improvement of extreme early maturing varieties. In the study, in addition to the de novo super-early progeny, important transgressive segregation were obtained for important agro-morphological traits.
A population of 114 RILs obtained through single seed descent from interspecific crosses between P. sativum and P. fulvum was evaluated to identify QTLs for earliness and important agro-morphological traits. A genetic map was constructed with forty-four SSRs markers that are polymorphic between parents were mapped on 7 chromosomes with a total length of 262.6 cM. A total of 14 QTLs on 5 chromosomes were determined for earliness and important agro-morphological traits. For earliness, two QTLs that explained 26% of the phenotypic variance were determined on LG2. The QTL on LG3 explained 16% of the phenotypic variance for plant height was determined, and six QTLs on LG2, LG4, LG5 and LG6 were determined for the number of pods per plant. Addionally, one QTL on LG6 for the number of seeds per pod,  one QTL on LG4 for pod length, and 3 QTLs in LG3, LG5 and LG6 for harvest index were also determined.
The results indicate that the AA205 and AA372-1 flanking markers for QTLs determined for earliness, and other SSR markers linked to the QTLs for important agro-morphological traits can contribute to future marker-assisted selection studies. Beneficial traits introduced from wild relatives reveal the importance of wild species to meet future challenges of agriculture in expanding the production and securing food supply