Genetic differentiation of European black poplar (Populus nigra L.) clones and populations with respect to some enzymes involved in biosynthesis of cellulose and lignin

Avrupa kara kavağı (Populus nigra L.) ekolojik ve ekonomik olarak önemli ve hızlı büyüyen bir ağaçtır. Kuzey yarımküredeki yaygın dağılımı, vejetatif üreme ile çoğalabilmesi, hızlı büyüme oranı ve melezleşme kabiliyeti ve ayrıca biyokütle kaynağı olarak potansiyeli, Avrupa kara kavağını lignoselülozik biyokütle üretimi için mükemmel bir aday yapmaktadır. Bu çalışmada, selüloz ile ilişkili iki önemli enzim (SuSy ve UGPase) ve üç lignin yolağı ile ilişkili enzim (PAL, 4CL ve CAD) özgül aktiviteleri açısından P. nigra klonlarında değerlendirilmiştir. Selüloz ve lignin ile ilişkili enzim aktivitelerine ilaveten, klonların selüloz, lignin, glukoz içerikleri ve boy, çap ölçüleri, genetik varyasyon bileşenlerini ve bu karakterlerin kalıtımını ve aralarındaki ilişkiyi belirlemek için gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, gelecekteki ıslah çalışmalarında ve endüstriyel uygulamalarda kullanılmak üzere, lignoselülozik potansiyeli olan klonlar belirlenmiştir. Çalışmada toplam, iki tekrardan alınan ve 4 ramet ile temsil edilen 285 klon (genotip) kullanılmıştır. Çalışmanın sonuçları, toplam varyasyonun büyük bir kısmının, %33,0 (UGPase'de) ve 64,1% (glukozda) aralığında değiştiğini ve klonal farklılıktan kaynaklandığını göstermiştir. Karakterler için 0,50 (UGPase'de) ve 0,80 (glukozda) aralığında değişen, orta dereceden yükseğe klonal kalıtım dereceleri tahmin edilmiştir. Tüm lignin ile ilişkili karakterler 0,53 (CAD) ve 0,61 (PAL) aralığında yer alan orta kalıtım dereceleri göstermiştir. İstenilen selüloz ve lignin özelliklerine sahip bazı klonlar belirlenmiştir. Bu klonlardan bir tanesi olan 62160 nolu klon, UGPase, SuSy, selüloz, boy ve çap açısından en yüksek olan 12 klon arasında yer alırken, PAL ve CAD aktiviteleri açısından ise en düşük değerlere sahip olan 12 klon arasında yer almıştır. Selüloz ile SuSY (rf=0.184) ve UGPase (rf=0.160) arasında ki fenotipik korelasyonlar düşük, fakat anlamlıdır. PAL, 4CL ve CAD enzimleri birbirleri ile pozitif korelasyon gösterirken, lignin içeriği ve bu enzimler arasında anlamlı bir ilişki tespit edilememiştir. Fenilpropanoid yolağında yer alan bu enzimler arasındaki pozitif korelasyon, yolaktaki substrat akışını açıkça gösterirken, lignin içeriği ve bu enzimler arasında ilişki tespit edilememiş olması, yolakta lignin depolanması yerine, lignin bileşiminde değişime neden olabilecek daha karmaşık bir düzenleme olabileceğini düşündürmektedir.