Theses supervised by Prof. Dr. Muhammed Bahattin Tanyolaç
11 theses · Ege University
Ülkemiz kayısı genetik kaynaklarında bazı agronomik özellikler ile DNA markörleri arasındaki ilişkilerin ilişki haritalama (association mapping) ile saptanması ve biyoçeşitliliğin moleküler düzeyde belirlenmesi
İlişki haritalama (Association Mapping) isimli yöntem, farklı lokuslardaki allellerin bağlantı dengesizliğine (LD, Linkage disequilibrium) dayanan kantitatif özelliklerin haritalanması ve bu kantitatif özellikler ile markörler arasındaki ilişkinin belirlenmesi için geliştirilen güçlü ve etkili bir yöntemdir. Bu çalışmada Türkiye'nin ve dünyanın farklı yerlerinden elde edilmiş 259 kayısı genotipi kullanılarak (GBS) analizleri gerçekleştirilmiş ve analizler sonucunda 20.264 yüksek kalitede SNP markörü tespit edilmiştir. STRUCTURE programında, bu markörler kullanılarak popülasyon yapısı analiz edilmiş ve popülasyonun 3 (ΔK=3) alt gruba ayrıldığı belirlenmiştir. Saptanan SNP markörleri ile kayısı meyvelerinde meyve ağırlığı, meyve eti sertliği ve meyve eti rengine ait pomolojik veriler ile TASSEL (Trait Analysis by Association, Evoluation and Linkage) programı aracılığıyla MLM(Q+K) analizleri gerçekleştirilmiş ve bu 3 pomolojik özellik ile istatistiksel olarak yüksek ilişkili 4 SNP tanımlanmıştır. Bu çalışma kayısı meyvelerinde meyve ağırlığı, meyve eti sertliği ve meyve eti rengi özellikleri ile yapılan ilk ilişki haritalama çalışmasıdır ve gelecekteki ilişki haritalama, marker destekli seleksiyon ve ıslah çalışmalarına yardımcı olacaktır.
Fasulye'de (Phaseolus vulgaris L.) danede Fe, Zn, Ca, Mn, Mg alınımını kontrol eden genlerle ilişkili olan DNA markörlerinin ilişki haritalama metodu (association mapping) ile saptanması
Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) ülkemizde 2016 verilerine göre 898.197 dekar alanda üretilmekte, bu alandan 235.000 ton ürün elde edilmektedir. Fasulyenin verimi ise 262 kg/da civarındadır. Fasulye danesinde protein ve karbonhidrat içermesinin yanında yağ içeriğini düşük olması ile de iyi bir besin kaynağıdır. Bu amaçla yeni geliştirilen Genotyping by Sequencing (GBS) metodu ile 16,366 SNP markörü elde edilmiş ve daha önce fasulye genomunda haritalanmış SSR markörleri ile de 74 polimorfik anchor lokus saptanmıştır. Bu markörler, Türkiye'de ve Dünya'nın bazı ülkelerinde yetiştiriciliği yapılan 177 fasulye genotipinde populasyon yapısı ve genetik çeşitlilik analizlerinde kullanılmıştır. Bu sonuca göre; 177 fasulye genotipi kendi arasında 2 ana gruba ayrılmıştır. 177 fasulye genotipinde yapılan analiz sonucunda geniş oranda LD belirlenmiştir. R programında "poppr kütüphanesi" kullanılarak yapılan analizde; populasyonda en uzak genotipler 45 (Horoz Fasulye/Türkiye) ve 91 (Fasulye Oturak/Türkiye) numaralı genotipler iken (0.0036); en yakın genotipler ise 58 (Piyazlık/Türkiye) ve 139 (Mas Fasulyesi/Türkiye) numaralı genotipler (0.65) olduğu belirlenmiştir. Besin elementi analizleri (Fe, Zn, Ca, Mn ve Mg) ise Bornova ve Menemen yetiştirme koşulları olmak üzere 2 lokasyon ve 2 yıl sürede tesadüf blokları deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak gerçekleştirilmiştir. SSR ve SNP markörleri, ve fenotipik analiz sonuçları TASSEL programı kullanılarak Mixed Linear Model (MLM) ile bağımsız rastgele faktörler Q-Matrix ve Kinship matrisi olarak belirlenip (Q+K) analiz edilmiştir. Bu analiz sonuçları Manhattan Plot ve Q-Q Plot yöntemleri ile grafiğe dökülmüştür. İlişki haritalama analizine göre; 2 yıl (2015-2016) ve 2 lokasyona (Bornova-Menemen) ait verilerin ortalaması alınarak yapılan MLM (Q+K) sonuçlar dikkate alındığında Ca, Mg, Mn ve Zn besin elementleri ile ilişkili toplamda 26 SNP markörü FDR ≤ 0.05 koşulunu sağlayarak ilişkili olarak kabul edilmiştir. Ancak; Fe besin elementi ile ilgili ilişkili markörler bulunmasına rağmen FDR koşulunu sağlayan markörler saptanamamıştır. Elde edilen sonuçlara göre; fasulye de danede besin elementleri alınımını kontrol eden genlerle ilişkili DNA markörlerini ilişki haritalama metodu ile başarılı olarak saptanmaktadır. Elde elde edilen sonuçlar ile fasulyede besin elementleri ile GBS teknoloji kullanarak elde edilen SNP'ler arasında ilk defa ilişki haritalama gerçekleştirilmiş olup marköre dayalı seleksiyonda, genom haritasına dayalı gen klonlanmasında, izole edilen genlerin gen fonksiyonlarının araştırılmasında kullanılabilir. Anahtar Kelimeler: Fasulye, İlişki haritalama, Genotyping by Sequencing, SSR, Dane Besin Elementleri
Genome Wide Association Studies (GWAS) metodu aracılığı ile kültür (Cicer arietinum L.) ve yabani nohut (C. reticulatum) populasyonlarında danede P, Cu, K, Mo, Se elementleri ile ilişkili DNA markörlerinin saptanması
İlişki haritalama metodu, bağlantı dengesizliğine dayanan, kompleks kantitatif özellikler ile ilişkili genlerin belirlenmesinde kullanılan güçlü ve etkili bir metotdur. Bu çalışmada 107 yabani (C. reticulatum) ve 73 kültür (C. arietinum) olmak üzere 180 nohut genotipi kullanılarak genotyping by sequencing (GBS) analizleri gerçekleştirilmiş, analizler sonucunda 121.840 yüksek kalitede SNP markörü saptanmıştır. SNP markörleri kullanılarak STRUCTURE programı aracılığıyla populasyon yapısı analizleri gerçekleştirildiğinde populasyonun 2 (K=2) ana gruba ayrıldığı belirlenmiştir. Saptanan SNP markörleri ile nohut danesindeki P, Cu, K, Mo ve Se elementi konsantrasyonlarına ait fenotipik veriler ile TASSEL (Trait Analysis by Association, Evoluation and Linkage) programı aracılığıyla MLM(Q+K) analizleri gerçekleştirilerek 5 fenotipik özellik ile istatistiksel olarak yüksek ilişkili 26 SNP tanımlanmıştır. Bu çalışma P, Cu, K, Mo ve Se elementlerinde yabani ve kültür nohut çeşitleri kullanılarak gerçekleştirilmiş ilk ilişki haritalama çalışmasıdır ve gelecekteki ilişki haritalama, marker destekli seleksiyon ve ıslah çalışmalarına yardımcı olacaktır. Anahtar sözcükler: Nohut, C.reticulatum, C.arietinum, ilişki haritalama, populasyon yapısı, bağlantı dengesizliği (LD), TASSEL
Genome wide association studies (GWAS) metodu aracılığı ile kültür (Cicer arietinum L.) ile yabani nohut (C. reticulatum) populasyonlarında danede Fe, Zn, Ca, Mn, Mg ve besin değeri bileşenleri ile ilişkili DNA markörlerinin saptanması
Nohut, insan gıda maddesi olarak kullanılan, ekonomik değeri yüksek önemli baklagillerden biridir. Zengin içeriği sayesinde yüzyıllardır insan beslenmesinde önemli bir yer tutmaktadır. Demir (Fe), çinko (Zn), kalsiyum (Ca), magnezyum (Mg), mangan (Mn) besin elementleri ile protein, lutein, C vitamini, glukoz, fruktoz, sakkaroz gibi besin değeri bileşenleri insan sağlığı açısından son derece önemlidir ve eksikliklerinde birçok sağlık sorunları ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, kültür (Cicer arietinum L.) ve yabani (Cicer reticulatum) nohut populasyonlarında danede besin elementleri ve besin değeri bileşenleriyle ilişkili DNA markörlerinin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada 73'ü kültür 107'si yabani olmak üzere 180 genotip ve Genotyping by Sequencing Metodu'ndan elde edilen 121,840 Single Nucleotide Polymorphism (SNP) markörü kullanılmıştır. STRUCTURE programında populasyon yapısı belirlenmiş ve 180 genotip kendi aralarında 2 (K=2) ana gruba ayrılmıştır. Principal Component Analysis (PCA) ve Neighbour Joining (NJ) agaç analizleri ile STRUCTURE analizi sonuçları doğrulanmıştır. TASSEL (Trait Analysis by Association, Evolution and Linkage) programında Karışık Lineer Model (Mixed Lineer Model, MLM) metodu kullanılmış, 11 fenotipik özellik ile ilişkili toplam 154 SNP önemki derecede ilişkili SNP markörü saptanmıştır. Çalışmadan elde edilen bu markörler bu besin elementi ve değerlerince zengin nohutların geliştirilmesinde kullanılabilecektir.
Fasulye ( Phaseolus vulgaris L. )'de danede P, Cu, K, Mo ve Se alınımını kontrol eden genlerle ilişkili olan DNA markörlerinin ilişki haritalama metodu ( Association Mapping ) ile saptanması
Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) içerdiği besin elementleri nedeniyle önemli bir besin kaynağıdır. Bu çalışmada 173 adet fasulye genotipi kullanılarak Genotyping by Sequencing metodu ile elde edilmiş 20766 adet SNP markörü kullanılmıştır. Structure yazılımı ile yapılan analizler sonucu populasyonun 2 ana gruba ayrıldığı (K=2) saptanmıştır. Fasulye genotipleri ile danede besin elementi analizleri gerçekleştirilmiş, sonuçlar SNP markörleri ile birlkte TASSEL (Trait Analysis by Association, Evoluation and Linkage) yazılımı üzerinden yapılan Mixed Linear Model (MLM) analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucu bakır besin elementinin danede birikimi ile yüksek ilişkili 3 adet markör tespit edilmiştir. Bu çalışma fasulyede, Cu, P, K, Mo ve Se besin elementlerinin danede birikimini, Bornova ve Menemen olmak üzere 2 lokasyon, 2015 ve 2016 olmak üzere 2 yıl toplamda 4 farklı çevre koşulu ile gerçekleştirilmiş ilk ilişki haritalama çalışmasıdır ve gelecekteki ilişki haritalama, ıslah ve markör destekli seleksiyon (MAS) çalışmalarına yardımcı olması düşünülmektedir.
Zeytin (Olea europaea)'de ilişki haritalaması (Association mapping) ile bazı karakterlerle ilişkili DNA markörlerinin geliştirilmesi
Zeytin bitkisinin ıslahında meyve, çekirdek ve zeytinyağı ile ilişkili fenotipik özellikler, temel ıslah seleksiyon kriterleri arasında en önemli faktörlerdendir. Moleküler genetik tekniklerinin gelişmesi ile ortaya çıkan ilişki haritalama sayesinde haritalama populasyonlarının geliştirilmesi gibi uzun zaman alan işlemlere gerek kalmadan, yüksek genetik çeşitliliğe sahip doğal populasyonlarda fenotip ve genotip arasında bağlantı kurularak, fenotip ile ilişkili DNA markörleri belirlenebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında Ulusal Zeytin Koleksiyonunda koruma altına alınan 96 zeytin genotipi kullanılarak zeytin bitkisinde, uzun yıllar gerektiren ve maliyeti yüksek olan haritalama populasyonu geliştirmek yerine varolan ve yüksek oranda genetik varyasyon içeren doğal zeytin populasyonunda önemli bazı agronomik özellikler ile ilişkili DNA markörleri ilişki haritalama tekniği uygulanarak belirlenmiştir. Bu amaçla 96 zeytin genotipinde 9 tane fenotipik özellik için AFLP, SSR, SNP markörleri kullanılarak ve 94 zeytin genotipinde 14 tane fenotipik özellik için GBS markörleri kullanılarak markör çiftleri arasındaki bağlantı dengesizliği analiz edilmiş, zeytin genotiplerinin populasyon yapısı belirlenmiş ve farklı istatistiksel yaklaşımlar kullanılarak ilişki haritalama yapılmıştır. AFLP, SSR ve SNP markörleri ile yapılan ilişki haritalama sonucunda en iyi sonucu veren MLM (K+Q) modeli kullanıldığında toplamda meyve ağırlığı, meyve şekli, çekirdek ağırlığı ve çekirdek şekli ile ilişkili 11 markör elde edilmiştir. GBS markörleri ile yapılan ilişki haritalaması sonucunda ise en iyi sonucu veren GLM (PCs) modeli kullanıldığında lentisel varlığı ile ilişkili 7 markör, meme oluşumu ile ilişkili 20 markör belirlenmiştir. Tez çalışmasında elde edilen sonuçlar ilişki haritalamanın, haritalama populasyonu geliştirmeden varolan zeytin genotiplerinde markör-özellik ilişkisini belirlemede etkili bir yöntem olduğunu göstermiştir.
Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) bitkisinde genotyping by sequencing (GBS) metodunu kullanarak populasyon yapısının belirlenmesi
Bu çalışmada, Türkiye ve farklı ülkelerden toplanmış, 173 adet Phaseolus vulgaris genotipleri arasındaki genetik çeşitliliğin ve popülasyon yapısının Genotyping by Sequencing (GBS) metodu ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma ile ilk kez fasulyede GBS metodu kullanılmıştır. GBS metodu ile fasulye genomunda bulunan Single Nucleotide Polymorphism (SNP) markırları saptanmıştır. GBS analizi sonucunda 1500 SNP elde edilmiştir. Markırların ortalama PIC değeri 0,2 olarak tespit edilmiştir. SNP markırları kullanılarak STRUCTURE programında popülasyon yapısı belirlenmiştir ve 173 genotip kendi arasında 3 guruba (K=3) ayrılmıştır. Elde edilen bulgulara göre Andean ve Mezoamerikan gruplarına başarılı bir şekilde ayrıldığı görülmüştür. Fasulyede ilk kez yüksek yoğunluklu markır kullanılarak genetik çeşitlilik analizi gerçekleştirilmiştir.
Mercimek danesinde demir (Fe) besin elementi alınımını kontrol eden genlerin haritalanması ve QTL analizi
Bu çalışmada mercimek (Lens culinaris Medic.) bitkisinde danede Fe konsantrasyonunu kontrol eden genlerle ilişkili QTL(ler)'in kromozomal yerleşimlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. ILL 8006 ve CDC Milestone ebeveynlerinin melezlenmesiyle oluşturulan 118 bireye sahip LR-11 RIL popülasyonu, 2012 ve 2013 yıllarında 3 lokasyona (İzmir, Adana ve Şanlı Urfa) ekilmiştir. Popülasyona ait bireylerde dane Fe konsantrasyonu değerleri 37,2 ile 175,7 mg/kg arasında bulunmuştur. Bağlantı haritasının toplam uzunluğu 497,1 cM olup, komşu iki markör arasındaki ortalama uzaklık 0,12 cM' dır. Toplamda 4.177 GBS bazlı SNP markörünün 7 bağlantı grubu üzerinde yer aldığı bulunmuştur. QTL analizi sonucunda 1., 2., 4., 5., 6. ve 7. bağlantı grupları üzerinde lokalize olmuş toplam 21 QTL belirlenmiştir. Bu QTL' ler fenotipik varyasyonun % 5,9-14,0'ını açıklamaktadır. LOD değerleri 3,00-4,45 arasında değişmektedir. Bu genomik bölgelerin belirlenmesi, danede yüksek Fe konsantrasyonuna sahip yeni mercimek çeşitlerinin geliştirilmesini içeren biyofortifikasyon çalışmaları için yararlı olacaktır.
Mercimek danesinde çinko (Zn) ve mangan (Mn) besin elementi alınımını kontrol eden genlerin haritalanması ve QTL analizi
Bu çalışmada mercimek (Lens culinaris Medic.) bitkisinin bağlantı haritasının oluşturulması ve danede Zn ve Mn konsantrasyonunu kontrol eden genlerle ilişkili QTL(ler)'in belirlenmesi amaçlanmıştır. 2012 ve 2013 yıllarında 3 farklı lokasyonda yetiştirilen "CDC Redberry" × "ILL7502" ebeveynlerinin çaprazlanmasından oluşturulan LR8 RIL popülasyonuna ait 120 bitkinin danelerindeki Zn ve Mn konsantrasyonlarının ortalaması sırasıyla 24,6-58,8 mg/kg ve 8,5-26,8 mg/kg olarak belirlenmiştir. Elde edilen bağlantı haritası 5.385 DNA markörünü içeren 7 bağlantı grubundan oluşmaktadır. Haritanın toplam uzunluğu 973,1 cM olup iki markör arasındaki ortalama uzaklık 0,18 cM'dır. Zn konsantrasyonu ile ilişkili fenotipik varyasyonun % 5,5-9,1'ini açıklayan LOD değeri 3,0-4,5 arasında değişen 7 adet QTL bölgesi ve Mn konsantrasyonu ile ilişkili fenotipik varyasyonun % 15,3-24,1'ini açıklayan LOD değeri 3,0-4,4 arasında değişen 6 adet QTL bölgesi belirlenmiştir. Elde edilen bu yüksek yoğunluktaki harita mercimeğin genom yapısı hakkındaki temel bilgiyi artırarak mikrobesin elementlerince zengin mercimek genotiplerinin geliştirilmesini hedefleyen biyofortifikasyon çalışmalarına destek sağlayacaktır.
Fasulye (Phaseolus vulgaris L.)'de retrotranspozon genlerinin filogeni analizi
Filogeni analizlerinde, genetik kaynakların tanımlanmasında retrotranspozon moleküler teknikler etkili bir biçimde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye ve dünyanın farklı orjinlerinden 67 fasulye genotipi LTR-retrotranspozonlara dayalı inter-Primer Binding Site (iPBS) markör tekniği uygulanarak, moleküler düzeyde tanımlanmıştır. iPBS markör analizinde, toplam 47 primerden 180 adet polimorfik bant elde edilmiştir. Bu sonuca göre en yüksek PIC değeri iPBS-2394 primeri kullanıldığında 0.94 olarak, en düşük PIC değeri ise iPBS-2375 primeri kullanıldığında 0.03 olarak elde edilmiştir. STRUCTURE programında populasyon yapısı belirlenmiştir ve ΔK değeri 2 olarak hesaplanmıştır. NTSYS programından elde edilen genetik benzerlik dendrogramı kıyaslandığında paralel sonuçlar gözlemlenmiştir, Grup 1: ağırlıklı olarak Türkiye lokasyonuna ait genotipler, Grup 2: farklı ülkelere ait genotipler ve Grup 3: Hindistan'a ait iki genotiptir. iPBS markör analizinde genotipler arasındaki genetik benzerlik oranının 0.14 ile 0.99 arasında değiştiği görülmüştür. En yakın genotiplerin (15) Bandırma/Türkiye (Sarı şeker) ile (42) Türkiye (Volare) olduğu belirlenmiştir. Aralarındaki benzerlik değerinin 0.99 olduğu görülmektedir ve en uzak genotiplerin (9) Bozdağ/Türkiye (Kula barbunya) ile (52) Hindistan (Dolic hos) olduğu, aralarındaki benzerlik değerlerinin 0.09 olduğu saptanmıştır.
Mercimek genomunda rekombinant kendilenmiş hatları kullanarak AFLP and SNP markırlarının haritalanması
Precoz X WA8649041 çaprazlanmasıyla elde edilen mercimek RIL haritalama popülasyonunun 101 bireyi SNP ve AFLP markörler kullanılarak genotiplendirilmiştir. Çalışma sonucunda SNP ve AFLP markörlerinden oluşan, RIL mercimek popülasyonuna ait yüksek çözünürlüklü genetik bağlantı haritasının oluşturulması hedeflenmiştir. RIL popülasyonu ve ebeveynlerinde (Precoz ve WA8649041) Illumina platform sekanslama ile GBS protokolü uygulanarak SNP keşfi yapılmıştır. Sekanslama sonucunda elde edilen 7758 SNP markörden 6688 SNP markörün skorlaması yapılmış ve bu tez çalışmasında bu SNP'lerin ilk 400 tanesi haritalamada kullanılmıştır. Çalışmada 6 adet AFLP kombinasyonundan toplam 194 polimorfik bant elde edilmiş ve haritalamada kullanılmıştır. Precoz X WA8649041 populasyon genomu Joinmap 4.0 programı kullanılarak haritalanmış ve toplam 413 cM uzunluğunda harita elde edilmiştir. Çalışmada uzunlukları 16,9 cM ile 73,8 cM arasında değişen 9 farklı bağlantı grubu elde edilmiştir. Bağlantı gruplarının ortalama uzunluğu 45,9 cM ve bağlantı grubu başına düşen ortalama markör sayısı 37 olarak tespit edilmiştir. Harita üzerinde ortalama markör yoğunluğu her 0.9 cM'da 1 markör olarak saptanmıştır. Skorlanan markörlerden 321 SNP (%77) ve 162 AFLP (%9) markörü bağlantı grupları üzerinde yer almıştır. Bağlantı grubundaki maksimum markör sayısı 77 (LG3), minimum sayı ise 10'dur (LG9). RIL popülasyonu ve ebeveynlerinde SNP ve AFLP markörler kullanılarak oluşturulan genetik bağlantı haritası büyük genoma (~4 Gbp) sahip mercimeğin haritalanması çalışmalarına önemli katkı sağlamıştır. Çalışma sonucunda elde edilen bu harita, mercimek ıslahında marköre dayalı ıslah (MAS) analizlerinde kullanılabilir.