Mısır heterotik gruplarında genetik analizler

Abstract

Melez mısır ıslahında başarı, kendilenmiş hatların elde edilmesi ve uygun melez kombinasyonlarının oluşturulması ile doğrudan ilişkilidir. Başarılı melez kombinasyonlarının oluşturulması ancak eldeki kendilenmiş hatların çok iyi tanımlanması ile mümkündür. Bu amaçla çalışmada Sakarya Mısır Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü tarafından ıslah edilmiş 100 kendilenmiş mısır hattı, 34 UPOV (The International Union for the Protection of New Varieties of Plants) özelliği ile morfolojik olarak ve 25 SSR [Simple Sequence Repeats (basit dizi tekrarları)] primeri kullanılarak da moleküler olarak incelenmiştir. Morfolojik özelliklerde yapılan temel bileşenler analizi (TBA) sonucunda öne çıkan 16 UPOV özelliği ile mevcut varyasyonun açıklanabileceği görülmüştür. Moleküler analizler sonucu, her SSR lokusu için ortalama allel sayısı 5.56 bulunmuş olup, allel sayısı 2 ile 12 arasında değişmiştir. PIC değeri SSR lokusları için ortalama 0.54 hesaplanmış olup, 0.13 ile 0.76 arasında değişmiştir. Hem morfolojik ve hem de moleküler veriler yardımıyla kümeleme analizi yapılmıştır. Her iki dendogramda da iki ana grup oluşmuştur. Kendilenmiş mısır hatlarının, bir bölümünün FRB73 (Stiff Stalk) ve diğer bölümünün FRMo17 (Lancaster) hatlarıyla aynı grupta bulunmaları sebebiyle iki grup altında toplandığı görülmüştür. Fakat bazı hatlar morfolojik dendogramda Lancaster grubu altındayken, moleküler dendogramda Stiff Stalk grubunda veya tam tersi şekilde olduğu görülmüştür. Moleküler benzerlik matrislerine göre birbirlerine en uzak 10 hat biyometrik genetik değerlendirmeler yapılmak üzere yarım dilallel melezlemeye tabi tutulmuşlardır. Melezlerin ve anaçların yer aldığı deneme, 2013 yılında Sakarya koşullarında 3 tekerrürlü olarak tesadüf blokları deneme deseninde kurulmuştur. Ön varyans analizi sonuçlarına göre incelenen tüm özellikler yönünden varyasyonun yeterli olduğu saptanmıştır. Bu çalışmada bitki boyu, koçanda sıra sayısı, sırada tane sayısı, bin tane ağırlığı, çiçeklenme süresi, hasatta tane nemi ve tane verimi özellikleri incelenmiştir. Bu özelliklerin yarım diallel tabloları varyans analizleri, genetik parametrelerinin tahmin edilmesi, kombinasyon yeteneklerinin analizleri ile heterosis ve heterobeltiosis değerlerinin analizleri yapılmıştır. Genetik varyans komponentleri arasındaki oranlar incelendiğinde, sadece koçanda sıra sayısı özelliğinde kısmi dominantlık diğer özelliklerde ise üstün dominantlığın etkili olduğu görülmüştür. Genel kombinasyon yeteneği (GKY) incelenen tüm özelliklerde önemli çıkmıştır. Özel kombinasyon yeteneği (ÖKY) ise tane nemi özelliği hariç diğer tüm özelliklerde önemli bulunmuştur. Bitki boyu, sırada tane sayısı, bin tane ağırlığı ve tane verimi özelliklerinde heterosis ve heterobeltiosis değerleri pozitif olarak hesaplanmıştır. Genetik uzaklık (GU) ile tane verimi, heterosis, heterobeltiosis ve özel kombinasyon yeteneği arasındaki korelasyon katsayısı (r) sırasıyla 0.390**, 0.303*, 0.372* ve 0.426** olarak bulunmuştur. Melez kombinasyonuna alınan anaçlar arasındaki genetik benzerlik ne kadar fazlaysa verim ile korelasyonu (r = -0.390**) negatif ve önemli; anaçlar arasındaki genetik uzaklık ne kadar fazlaysa verim ile korelasyonu (r = 0.390**) pozitif ve önemli olduğu görülmektedir. Sonuç olarak mısır ıslah programlarında başarılı melez kombinasyonları için SSR moleküler markörlerden de verimli bir şekilde yararlanılabileceği görülmüştür.

Success in hybrid maize breeding is directly related to development of inbred lines and appropriate hybrid combinations. Creating successful hybrid combinations is possible with very good identification of available inbred lines. With this study, 100 inbred maize line which were improved by Maize Research Institute were characterized for morphologically for 34 UPOV's characters and molecularly for 25 SSRs primers. Sixteen UPOV characters were sufficient to explain present variation according to the results of Principal Component Analysis (PCA). According to the results of molecular analysis the mean allel number found 5.56 and the number of alleles ranged from 2 to 12. The mean Polymorphism Information Content (PIC) value of the SSR loci was calculated as 0.54 and they ranged from 0.13 to 0.76. Cluster analysis were conducted with the help of both morphological and molecular data. Two main groups were formed in both dendograms. Inbred maize lines were divided into two heterotic groups as Stiff Stalk and Lancaster. The 10 maize inbred lines which the most distant to each other according to their molecular similarity matrix were subjected to half dilallel crossing for biometric genetic evaluations. The experiment was conducted in randomized complete blocks design with three replications at Sakarya conditions in 2013. According to the results of preliminary analysis of variance the variation of all the features were sufficient. In this study, plant height, number of kernels in ear row, number of rows in ear, 1000 kernel weight, flowering time, grain moisture and grain yield were investigated. Analysis of variance, estimation of genetic parameters, combining ability heterosis and heterobeltiosis analysis of this features were performed. When analyzed the ratios of the genetic variance among the components analysed only the number of kernel rows trait indicated partial dominance, for all other traits superior dominance were observed. General combining ability (GCA) were significant in all features. Specific combination abilities (SCA) were significant in all features except grain moisture. Heterosis and heterobeltiosis values were calculated as positive for plant height, kernel row number, 1000 kernel weight and grain yield. Genetic similarity based on SSR data was significantly correlated with hybrid yield, heterosis, heterobeltiosis and SCA the correlation coefficient (r) being 0.390**, 0.301*, 0.371* and 0.426**, respectively. The greater the genetic similarity between parents the correlation with yield is negative and significant (r=-390**); the greater the genetic dissimilarity the correlation with yield is positive and significant (r=390**). As a result, SSR molecular markers can be utilized in an efficiently for the successful combination of hybrid maize breeding program.