Retrotranspozona dayalı marker sistemleri kullanarak pistacia türlerinin moleküler karakterizasyonu

Abstract

Retrotranspozonlar, transpozisyon mekanizmaları sayesinde genom içerisinde hareket etme yeteneğine sahip DNA dizileridir. Ayrıca, türler arasındaki benzerlik ve farklılıkların incelenmesinde bir belirteç sistemi olarak kullanılmaktadırlar. Bu bağlamda ara primer bağlanma bölgesi (iPBS), retrotranspozon arası çoğaltım polimorfizmi (IRAP) ve retrotranspozon mikrosatellit çoğaltım (REMAP) retrotranspozon temelli belirteç sistemleri kullanılarak Akdeniz' e özgü 7 farklı Pistacia türü (P. vera L. cv. Siirt, P. khinjuk Stocks, P. mutica Fischer, P. atlantica Desf., P. palaestina Boiss., P. terebinthus L. and P. lentiscus L) arasındaki genetik ilişkiler açıklanmaya çalışılmıştır. Kullanılan bütün belirteç sistemlerinin yüksek oranda polimorfizm gösterdiği gözlenmiştir. Ayrıca, iPBS belirteç sisteminin hem daha fazla lokus bilgisi sağladığı hem de çeşitlilik indeksleri bakımından diğer belirteç sistemlerine oranla daha üstün olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte, REMAP belirteç sistemi dışındaki kullanılan sistemlerin birbirleri ile yüksek oranda Mantel korelasyonu gösterdiği tespit edilmiştir. Oluşturulan filogenetik ağaçlarda Akdeniz' e özgü Pistacia türlerinin 3 ana gruba ayrıldığı ve ağsı bir evrim örüntüsü sergilediği görülmektedir: (i) P. vera-P. khinjuk, (ii) P. mutica-P. atlantica (iii) P. palaestina-P. terebinthus, P. lentiscus. Test edilen türler birincil öz bileşen tahlili yöntemi ile incelendiğinde 4 farklı grup oluştuğu gözlenmiştir: (i) P. vera-P. khinjuk, (ii) P. atlantica-P. khinjuk, (iii) P. terebinthus-P. palaestina, (iv) P. lentiscus. Ek olarak çimlenme öncesi ve sonrasında alınan örneklerde, 3 farklı retrotranspozon temelli belirteç sistemi ile incelenmiş ve profillerin gelişimsel evreye bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Son olarak iPBS belirteç sistemi ile Pistacia cinsine özgü olası yeni retrotranspozonal dizilerin belirlenmesine yönelik çalışmalar yapılarak, Pistacia türlerine özgü retrotranspozon temelli belirteç sistemleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar, retrotranspozon temelli belirteç sistemlerinin kullanım kolaylıkları, yüksek oranda polimorfik tabiatı ve genom üzerindeki değişimleri doğrudan göstermeleri yüzünden moleküler karakterizasyon çalışmalarında rahatlıkla kullanılabileceğini göstermiştir.

Retrotransposons are DNA sequences that can move one place to another in the genome. Also it is possible to use them a a marker system to analyze differences between species. In this context inter primer binding site (iPBS), inter-retrotransposon amplified polymorphism (IRAP) and retrotransposon-microsatellite amplified polymorphism (REMAP) marker systems were used to resolve genetic differences in 7 Mediterranean Pistacia species (P. vera L. cv. Siirt, P. khinjuk Stocks, P. mutica Fischer, P. atlantica Desf., P. palaestina Boiss., P. terebinthus L. and P. lentiscus L.). All tested marker systems produced a high level of polymorphism. iPBS marker system was the most superior one in terms of providing more locus information and higher diversity indices. Mantel test showed strong correlation between iPBS and IRAP, except REMAP. Neighbor joining (NJ) method was used to build phylogenetic trees. Mediterranean Pistacia species showed a reticulate evolution pattern and may be divided into three clades: (i) P. vera – P. khinjuk, (ii) P. mutica – P. atlantica and (iii) P. palaestina – P. terebinthus with P. lentiscus. Principal component analysis (PCA) plots showed 4 distinct clusters: (i) P. vera-P. khinjuk, (ii) P. atlantica-P. khinjuk, (iii) P. terebinthus-P. palaestina, (iv) P. lentiscus. Moreover different developmental stages of P. vera were analyzed using three different marker systems and the results showed that retrotranspozon profile was changed in different developmental stages such as between embryo and germinated plantlets. Studies were also extended to clone Pistacia specific retrotransposonal fragments in order to develop Pistacia specific retrotransposon based marker systems. In conclusion, retrotransposon based marker systems could be used for analysis molecular diversity in Pistacia genus due to their high polymorphic nature, ease of use and determination of genomic rearrangements directly.