Kahramanmaraş koşullarında yerel cin mısır (Zea mays everta) populasyonlarının morfolojik, agronomik ve kalite özelliklerinin belirlenmesi ve DNA moleküler işaretleyiciler ile karakterizasyonu

Abstract

Türkiye' nin her bölgesinde, tarımla uğraşan çiftçiler tarafından uzun yıllardan beri aile gereksinimini karşılamak amacıyla cin mısırı yetiştiriciliği yapılmaktadır. Bu çalışmada; Türkiye'nin farklı bölgelerinden temin edilen 34 yerel cin mısır (Zea mays everta) populasyonu ve standart çeşit olan Nermin Cin kullanılmıştır. Yerel cin mısır popülasyonlarında morfolojik, agronomik ve kalite özelliklerinin incelenmesi ve 20 SSR markörü kullanılarak genetik çeşitliliğin belirlenmesi amaçlanmıştır.Çalışmada incelenen özelliklerden tepe püskülü çıkış süresi, koçan püskülü çıkış süresi, bitki boyu, ilk koçan yüksekliği, bitkide sap kalınlığı, bitkide yaprak sayısı, üçüncü yaprak açısı, üçüncü yaprak alanı, bitki başına koçan sayısı, koçan uzunluğu, koçan kalınlığı, koçanda sıra sayısı, koçan sırasında tane sayısı, koçanda tane ağırlığı, koçanda tane oranı, tane verimi, bin tane ağırlığı, patlama hacmi, patlayan tane oranı, patlamayan tane oranı, tanede protein oranı, tanede nişasta oranı, tanede yağ oranı, tanede kuru madde oranı bakımından tüm genotipler arası farklılık istatistiksel olarak (p<0.01) önemli bulunmuştur. Yıllar açısından koçan sırasında tane sayısı ve tanede yağ oranı özellikleri düşük varyasyon (p<0.05) görülmüştür. Yıl x genotip interaksiyonu açısından tepe ve koçan püskülü çıkış sürelerinin haricinde ki diğer özelliklerin istatistiki olarak önemli farklılık oluşturduğu belirlenmiştir. İncelediğimiz özelliklerden bitkisel ve kalite kriterleri yönünden önemlilik arz eden bazı özelliklerden tepe püskülü çıkışını en erken 35 nolu popülasyondan, en geç 12 nolu popülasyondan; bitki başına koçan sayısı en fazla 2, 16 ve 6 nolu popülasyonlardan, en az 28 nolu popülasyondan; tane verimi en fazla 34 ve 22, en az 30 ve 15 nolu popülasyonlardan; patlama hacmi en fazla 5, en az 32 nolu popülasyondan; patlayan tane oranı en fazla 16, en az 26 nolu popülasyonlardan elde edilmiştir. Araştırma sonucunda tüm genotiplerin bölgede yetiştirilebileceği, 34, 22, 3, 17, 6, 25, 7, 4 ve 19 nolu genotiplerin 750 kg da-¹ üzerinde verim değerine sahip olduğu ve patlama hacmi yönünden 20 cm³ g-¹ üzerinde olan 5, 2, 29, 31, 24, 3, 28 ve 21 nolu genotipler olduğu belirlenmiştir.Tüm özellikler toplu olarak değerlendirildiğinde birbirine benzerlik yönünden en yakın olan popülasyonların öncelikle 3 (Balıkesir-Sarı) ve 7 (Eskişehir-Sarı); daha sonra 22 (Eskişehir-Sarı) ve 35 (Muğla-Beyaz) nolu popülasyonlar olduğu belirlenmiştir. Birbirleri ile benzerliği en az olan popülasyonlar öncelikle 1 (Çanakkale-Sarı) ve 22 (Eskişehir-Sarı), daha sonra 1 (Çanakkale-Sarı) ve 11 (Eskişehir-Turuncu) nolu popülasyonlar olmuştur. Her popülasyondan 5 adet bitki seçilerek 175 genotipin moleküler analizi sonucunda toplam 66 adet allel elde edilmiş, bu allellerden 65 adetinin polimorfizm gösterdiği ve polimorfizm oranının % 98.5 olduğu kaydedilmiştir. Kullanılan 20 SSR primerinde 19 adeti polimorfik olurken geriye kalan 1 SSR primeri (phi084) ise monomorfik özellik gösterdiği belirlenmiştir. Her SSR lokusu için ortalama allel sayısı 3.3 bulunmuş olup, allel sayısı 1 ile 5 arasında değişim göstermiştir. PIC değeri SSR lokusları için ortalama 0.57 hesaplanmış olup 0.00 ile 0.89 arasında değişmiştir.Genotiplere ait polimorfik lokus sayısı ve yüzdesi sırasıyla 29-47 ve % 43.94-71.21 arasında değişmekle birlikte ortalama 39.114 ve % 59.265 olduğu belirlenmiştir. Primerlerin oluşturduğu 66 lokusta gözlenen allel sayısı (na) 1 ila 2 arasında değişmiş ve ortalama gözlenen allel sayısı 1.99 olarak tespit edilmiştir. Etkili allel sayısının (ne) lokuslar arasında 1.00-1.99 arasında değişmekle birlikte ortalama olarak 1.65 olduğu belirlenmiştir. Gen frekanslarının f0 değerleri 0 ila 0.98 arasında değişmiş ve ortalama f0değeri 0.58 olmuştur. f1 0.02 ile 1.00 arasında değiştiği, ortalama f1 değerinin 0.42 olduğu tespit edilmiştir. Toplam genetik çeşitlilik değerlendirildiğinde lokusların 0.13 ile 0.50 arasında değişiklik gösterdiği, ortalama olarak 0.36 olduğu tespit edilmiştir. Lokuslar arasında popülasyon içi genetik çeşitlilik değerlerinin tüm lokuslar için 0.00-0.421 arasında değiştiği, genetik farklılaşmanın 0.129-0.671 arasında değiştiği ve buna bağlı olarak lokuslarda ki gen akışı değerlerinin 0.246-3.377 arasında değiştiği belirlenmiştir. Yerel cin mısır popülasyonlarından elde edilen filogenetik ağaçta genetik değişim miktarı 0.05 olarak belirlenmiş ve genotipler arası genetik farklılığın % 14.7-97.1 arasında değiştiği gözlenmiştir. Genotipler arasındaki buna göre en düşük genetik uzaklık değeri % 14.7 ile Eskişehir-Balıkesir (8-9), Kastamonu-Eskişehir (18-22) ve Ordu/Kovanlı-Muğla ( 33-34) popülasyonları arasında gözlenirken, en yüksek genetik uzaklık değeri % 97.1 ile Afyon-Tokat (15-26) popülasyonları arasında gözlenmiştir. Mısır bitkisi açık tozlanan genetik yapıya sahip olduğundan araştırmada kullanılan cin mısır genotiplerinin incelenen özellikler yönünden birbirleri ile bağlantılı gruplar oluşturması ve zengin varyasyon yaratması çalışmamızın doğruluğunu göstermektedir. Bu çalışma sonucunda araştırılan cin mısırı popülasyonunun ülkedeki genetik varyasyonu tespit edilmiştir.

Popcorn cultivation has been performedby farmers in every region of Turkey for the purpose of meeting families' needs form any years. In this study; the standard variety (Nermin Cin) and 34 landraces popcorn (Zea mays everta) populations obtained from different regions of Turkey were used. Investigation of morphological, agronomical and quality-related features in these landraces popcorn populations as well as the determination of their genetic diversity by using 20 SSR markers were aimed.Of the characteristics studied in the study, days to tasseling, days to silking, plant height, height of the first ear, stem diameter; number of leaf in plant, third leaf angle, third leaf area, number of ear per plant, length of ear, diameter of ear, number of rows per ear, number of grains per cob row, weight of grains per ear, ratio of grains per ear, grains of yield, 1000 grain weight, popping volume, popping grain ratio, not-popping grain ratio, protein ratio, starch ratio, fat ratio and dry matter content ratio were found to vary significantly (p <0.01) among all genotypes. In terms of years, the number of grains per ear row and the fat percentage characteristics showed a low variation (p <0.05). The other features except for the tasseling and silking times were determined as statistically significant with regard to year x genotype interaction. Among the features examined, when the ones which are important for the botanical and quality criteria are considered, tasseling was found to be observed in population 35 earliest and in population 12 the latest while the number of ear per plant was counted as the highest in populations 2, 16 and 6 and the lowest in population 28. Besides, grain yield was at maximum in populations 34, 22 and 30, and it was at its minimum in population 15 whereas popping volume was the highest in population 5 and the lowest in 32. . As for popping grain ratio, the highest value was observed in population 16, and the lowest was in 26. At the end of the study, it was determined that all genotypes could be grown in the region and that genotypes numbered as 34, 22, 3, 17, 6, 25, 7, 4 and 19 had grain yields above 750 kg da-¹ and the popping volumes of the genotypes 5, 2, 29, 31, 24, 3, 28 and 21 were larger than 20 cm³ g-¹. When the parameters were considered altogether, the most similar populations were found to be primarily 3 (Balikesir-Yellow) and 7 (Eskişehir-Yellow) followed by 22 (Eskişehir-Yellow) and 35 (Muğla-Beyaz). The least similary of the populations were observed mainly between 1 (Çanakkale-Yellow) and 22 (Eskişehir-Yellow), and between 1 (Çanakkale-Yellow) and 11 (Eskişehir-Orange) . As a result of molecular analysis of 175 genotypes gathered by picking 5 plants from each population, it was recorded that a total of 66 alleles was obtained, out of these alleles, 65 of these alleles showed polymorphism and the polymorphism rate was 98.5%. Among 20 SSR primers used in the study, the numbers of the polymophic and monomorphic ones were determined as 19 SSR and 1 SSR (phi084), respectively. The average number of alleles for each SSR locus was 3.3, and the number varied from 1 to 5. The PIC value was calculated to be 0.57 for SSR locus and ranged from 0.00 to 0.89. It was determined that the number and percentage of polymorphic loci of the genotypes varied between 29 and 47 and between 43.94 and 71.21%, respectively while the mean values were calculated as 39.114 and 59.265 %. The number of alleles (na) observed in 66 locus formed by primers ranged from 1 to 2 and the average number of the observed alleles was determined as 1.99. The average of effective alleles number (ne) were founded to be 1.65, ranging from 1.00 to 1.99 loci. The f0 values of the gene frequencies ranged from 0 to 0.98 and the mean f0 value was 0.58. f1 varied between 0.02 and 1.00, and the average f1 value was 0.42. When total genetic diversity was evaluated, it was detected that the loci ranged from 0.13 to 0.50. the average value was 0.36. Additionally, it was observed that the intra-population genetic diversity values for all loci were varied between 0.00 and 0.421, the genetic differentiation was ranged from 0.129 to 0.671, and consequently, the values of gene flow were between 0.246 and 3.377.The amount of genetic change in the phylogenetic tree obtained from landraces popcorn populations was determined as 0.05, and the genetic difference between genotypes varied between 14.7-97.1%. According to this, the lowest genetic distance among genotypes was observed between Eskişehir-Balıkesir (8-9), Kastamonu-Eskişehir (18-22) and Ordu / Kovanlı-Muğla (33-34) as %14.7. The highest genetic distance value, %97.1, on the other hand, was observed among of Afyon-Tokat (15-26) populations. Since the maize plant has an open dusty genetic structure, the facts that popcorn genotypes generated related groups in terms of the features studied and created a rich varition have proven the accuracy of our reseach. As a result of this study, the genetic variation of popcorn populations investigated in the country has been determined.