Ülkemizde yetiştirilen pamuk (Gossypium hirsutum L.) varyetelerinde genetik çeşitlilik ve filogenetik ilişkilerin araştırılması

Abstract

Pamuk bitkisi (Gossypium hirsutum L.) binlerce yıldır insanlar tarafından ekimi yapılan ve insanlığın asla vazgeçemeyeceği önemli tarım bitkilerinden biridir. Ülkemizin dünya pamuk üretiminde ve tekstil sanayiindeki yeri ve önemi oldukça büyüktür. Bu yüzden ıslah çalışmaları ile istenilen üstün karakterlere sahip pamukların elde edilmesi büyük önem taşımaktadır. Günümüzde bitki ıslahında, klasik çalışmalara ilaveten moleküler biyolojik ve biyoteknolojik yöntemlerden yararlanılmaktadır. Genetik çeşitlilik ve filogenetik ilişkilerin araştırıldığı çalışmalar çalışılan bitkilerin genetik özelliklerinin belirlenmesi, akraba tür ve varyetelere benzerliklerinin ve farklılıklarının bulunması ile biyoteknolojik ıslah çalışmalarına bir ön çalışma olarak yapılmaktadır. Bu çalışmada ülkemizde tarımı yapılan 22 G. hirsutum varyetelerinin genetik çeşitlilikleri ve filogenetik ilişkilerinin ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. 22 pamuk varyetesinde polimorfizmin belirlenmesi amacıyla 20 ISSR primeri kullanılmış sadece 5 tanesi PCR ürünü oluşturmuştur. Yapılan analizler sonucunda, genetik çeşitlilik seviyesinin genotipler arasında orta düzeyde olduğu ve polimorfik lokus oranının % 87,21 olduğu tespit edilmiştir. Varyete bazında en yüksek polimorfik lokus yüzdesi Beren varyetesinde % 12,79, en düşük değerler ise Özbek 105, ADN 710 ve ADN 98 varyetelerinde 0 olarak olarak hesaplanmıştır. Filogenetik ilişkileri belirlemek amacıyla izole edilen ve sekanslanan kloroplast trnL-trnF intergenik ara bölgesi dizileri NCBI-GenBank veri tabanında en fazla uyum gösteren dizilerle karşılaştırılmıştır. Bu tespit edilen diziler G. hirsutum, G. hirsutum subsp. latifolium, ve G. hirsutum cv. `Hainansijimian` kloroplast dizilerine kapsama, benzerlik ve maksimum skor olarak en çok benzeyen diziler olarak tespit edilmiştir. Daha sonra Malvaceae familyası başta olmak üzere tarımı yapılan önde gelen familyalardan örnek diziler kullanılarak filogenetik ağaç kurulmuştur. Malvaceae familyası üyeleri bir grupta toplanırken diğer familyalar genetik benzerliklerine göre faklı uzaklıklardaki bölgelerde konumlanmışlardır.

Cotton (Gossypium hirsutum L.) is one of the most important agricultural crops that human has cultivated it through thousands of years and will never get lose its worth for human being in future. Turkey is one of the leading countries for cotton production and its textile industry is quite developed. Therefore, it is of great importance for Turkey to obtain cotton varities having desired superior characters through breeding studies. Besides classical efforts, today's plant breeding research is carried out by employing molecular biological and biotechnological methods. Researches intending for investigating genetic diversity and phylogenetic relationships are carried out for determining the genetic characteristics of the plants and for finding similarities and differences between the plant species and varieties and done as preliminary studies for biotechnological breeding research. In this study, our aim was to search out the genetic diversity and phylogenetic relationships between 22 cotton varieties cultivated in our country. In order to determine the polymorphism between 22 cotton varieties, 20 ISSR primers were employed and only 5 of them generated amplification products. As a result of our analyzes, the level of genetic diversity was found out to be moderate between the genotypes and the polymorphic locus ratio was calculated as 87.21%. In whole varieties, the highest polymorphic locus percentage was calculated as 12.79% for the Beren variety whereas the lowest polymorphic locus percentage were calculated as 0.00% for Özbek 105, ADN 710 and ADN 98 varieties. In order to determine phylogenetic relationships, a comparison was carried out between the isolated and sequenced chloroplast trnL-trnF intergenic spacer sequences and the sequences having compability to chloroplast trnL-trnF intergenic spacer sequences from the NCBI-GenBank database. These identified sequences were described as the most similar sequences to the chloroplast sequences found in G. hirsutum, G. hirsutum subsp. latifolium, and G. hirsutum cv. hainansijimian according to specifications of coverage, similarity and maximum score ranges. Then, a phylogenetic tree was established by using the sample sequences from the prominent families cultivated, especially from Malvaceae family. While the members of Malvaceae family were placed as one group, the other families were comprised in different groups located in different positions according to their genetic similarities.