Kabakta (Cucurbita pepo L.) yeni SSR ve SNP markörlerinin geliştirilmesi ve fonksiyonel anotasyonu
Development and functional annotation of novel SSR and SNP markers in pumpkin (Cucurbita pepo L.)
Yazar: ŞERİFE EYLÜL DUMAN
Danışman: PROF. DR. AHMET KAYRALDIZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ TEVFİK UNCU
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Cucurbita pepo L., Cucurbita cinsine ait kültüre alınmış bir bitkidir. C. pepo, iyi bilinen, ekonomik değeri yüksek bir bitki türü olmasına rağmen moleküler genetik ve genomik çalışmalar açısından diğer birçok zirai öneme sahip bitki türüne göre çok az sayıdadır. Dizileyerek genotipleme gibi DNA dizileme teknolojilerinde son zamanlarda ortaya çıkan gelişmeler, yeni bilimsel araştırmalar alanlarına bakış açısının değişmesini desteklemektedir. Bu çalışma kapsamında, C. pepo genomu yeni moleküler markörlerin geliştirilmesi için kullanılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, kabak genom sekansı biyoinformatik araçlar kullanılarak yeni SSR markörleri geliştirmek üzere taranmıştır. Çalışmada kabağın 20 kromozomunu kapsayacak şekilde 52303 SSR (Basit Dizi Tekrarı) markörü geliştirilmiştir. Bu markörlerden 34 adeti rastgele seçilerek 39 adet kabak genotipinde genetik çeşitlilik ve popülasyon yapısı analizleri gerçekleştirilmiş, amplifikasyon verimi değerlendirilmiş ve polimorfik bilgi kapasitesi belirlenmiştir. Aynı zamanda çalışma kapsamında, 39 adet kabak genotipinde GBS (Dizileyerek Genotipleme) yöntemi uygulanmış, GBS analizleri sonucunda 4298 adet C. pepo genomuna spesifik SNP (Tek Nükleotid Polimorfizm) markörü geliştirilmiştir. C. pepo türünde çalışma kapsamında geliştirilen markörlerin transfer edilebilme potansiyeli Cucurbitaceae familyasında yer alan ve C. pepo türüne yakın akraba olan üç türün genomunda araştırılmıştır. Yeni geliştirilen ve transfer edilebilen tüm markörlerin gen ontolojisi incelenmiş ve olası fonksiyonel anotasyonları belirlenmiştir. Çalışma sonuçları, Cucurbita genomiğinde agronomik ve ekonomik özellikler bakımından üstün Cucurbita çeşitlerinin moleküler ıslahında kullanılacak önemli moleküler genetik araçları oluşturmaktadır.

Abstract:
Cucurbita pepo L. is a cultivated member of the genus Cucurbita. C. pepo is a widely recognized and economically important plant species. However, molecular genetic and genomic studies in C. pepo are relatively limited compared to other agriculturally important plant species. Recent developments in next generation DNA sequencing promote novel research perspectives in life sciences. In this study, C. pepo genome was examined for the development of new molecular marker sets. For this purpose, zucchini genome sequence was searched by bioinformatic tools for the development of new SSR (Simple Sequence Repetitions) markers. In the course of the study, 52303 genome-specific SSR markers covering the 20 chromosomes of C. pepo were developed. Out of these 52303 SSR markers, 34 were randomly selected and applied on a set of 39 pumpkin genotypes in order to analyze the genetic diversity and population structure. In addition, amplification efficiency of the marker set was evaluated and polymorphism information capacity was determined. Moreover, 39 C.pepo genotypes were sequenced using the GBS (Genotyping by Sequencing) approach and resulted in the identification of 4298 new C.pepo specific SNP (Single Nucleotide Polymorphism) markers. The transfer ability potential of the newly developed markers was searched in the genomes of three closely related Cucurbita species. The newly developed and transferable molecular markers were also analyzed for functional annotations.  The outcomes of the present study constitute important molecular genetic tools to be utilized in Cucurbita genomics as well as in molecular breeding of superior Cucurbita varieties with desirable agronomic and economic traits.