Trakya'da yetişen Anthemidinae (Asteraceae) subtribusunun moleküler filogenetik analizi

Abstract

Asteraceae ailesi üyesi olan Anthemidinae alttribusu, birçok alanda açılımı bulunan değerli taksonlar içermektedir. Bu taksonların teşhisinde, morfolojik karakterizasyonunda ve kimliklendirilmesinde birtakım zorluklarla karşılaşılmaktadır. Habitatta fenotipik olarak benzer özellikler gösteren taksonların gruplandırılmasındaki karışıklık problemlerin başında gelir. DNA barkodlama tekniği ve moleküler belirteçlerle karakterizasyon, morfoloji tabanlı sınıflandırmaya katkılar sunmaktadır. Tez çalışması kapsamında Trakya'da doğal olarak yayılış gösteren Anthemidinae taksonlarından Anthemis, Cota, Tanacetum ve Tripleurospermum cinslerine ait 20 takson ile dış grup olarak Anacyclus, Artemisia ve Matricaria cinslerine ait 4 takson olmak üzere toplam 24 taksonun filogenetiği analiz edilmiştir. Retrotranspozon temelli moleküler belirteçler olarak iPBS, IRAP ve REMAP primer kombinasyonları çalışmada değerlendirilmiştir. Moleküler polimorfizm bulgularına göre toplamda 37 belirteç ile 70 genotipte parmak izi çalışması gerçekleştirilmiş olup 1673 bant fragmenti analiz edilmiştir. Belirteçlerin ortalama PIC değerleri 0,28 (iPBS), 0,24 (IRAP) ve 0,26 (REMAP) olarak bulunmuştur. iPBS, IRAP, REMAP ve iPBS/IRAP/REMAP kombinasyonuyla UPGMA ultrametrik ağacı ve NJ filogramları kurulmuş, PCA, PCoA ve popülasyon yapısı grafikleri oluşturulmuştur. iPBS, IRAP ve REMAP belirteçlerinin etkili allel sayısı, Shannon sabiti ve beklenen heterozigotluk değerleri hesaplanmıştır. Popülasyonların genetik çeşitlilik matrisi değerlendirilmiş, 70 genotipin genetik benzerliği ise Jaccard katsayısıyla analiz edilmiştir. Genotiplerin filogenetik ağ analizi için Splits ağacı kurulmuştur. Ayrıca 35 genotipin nrDNA ITS ile barkodlaması yapılmıştır. Barkodlama sonuçları maksimum parsimoni filogramı ve genetik çeşitlilik matrisiyle değerlendirilmiştir. Genotiplerin fenotipik karakterlerine bağlı olarak cins düzeyindeki morfolojik özellikleri araştırılmıştır. Çalışma kapsamında Anthemis popülasyonu üç grupta kümelenme gösterirken, Cota tüm ağaçlarda monofiletik gruplanmış ve iki alt grup olarak ayrılmıştır. Tanacetum popülasyonunun ağaçlarda polifiletik ve parafiletik ayrılmalar gösterdiği görülmüştür. Tripleurospermum tüm ağaçlarda monofiletik kümelenmiştir. Bulgular göstermiştir ki Anthemidinae gibi cins üstü taksonomik grupların filogenetik analizinde, retrotranspozon temelli belirteçler başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Retrotranspozon temelli filogenetik sonuçlarımız; yakın cinslerin, cins seksiyonlarının, tür ve tür altı kategorilerindeki varyasyonların tespitine, biyokimyasal ve tıbbi aromatik içeriklerine yönelik sınıflandırma ile biyoçeşitlilik araştırmalarına kaynak niteliğindedir. Ayrıca Anthemidinae grubu taksonomik araştırmalarının proteomik ve biyoenformatik ileri analizlerle desteklenmesi önerilmektedir.

Anthemidinae subtribe is a member of Asteraceae family. The subtribe contains some taxa which are benefits that could be used in many fields. Anthemideae taxa have some taxonomic problems in identification, morphological characterization and description due to the phenotypic similarity in their habitats. Molecular based techniques as DNA barcoding and marker systems are used in taxonomic groups due to difficulties in morphological classification. In this study, molecular phylogenetic analysis were carried out on total 24 wild genotypes consist of 20 taxa belonging to Anthemis, Cota, Tanacetum and Tripleurospermum genera naturally growing in European Turkey and 4 taxa belonging to Anacyclus, Artemisia and Matricaria genera as outgroup. Retrotransposon-based molecular markers consists of primer combinations of iPBS, IRAP and REMAP were evaluated in this research. Molecular phylogenetic relationship were investigated using by 37 markers in 70 genotypes. The DNA fingerprints were examined in 1673 band fragments. In the results, the mean PIC values were found as 0.28 (iPBS), 0.24 (IRAP), and 0.26 (REMAP). Phylogram with neighbour joining method and ultrametric tree with UPGMA method were constructed for analysis of all three marker systems (iPBS, IRAP and REMAP) and the iPBS/IRAP/REMAP combination. In addition, PCA, PCoA and structure graphics were established for population distributions in the researches area. Effective number of alleles, Shannon's index and expected heterozygosity values of iPBS, IRAP and REMAP markers were calculated for genetic diversity. The genetic diversity matrix of the populations and genetic similarity of 70 genotypes was evaluated using by Jaccard's coefficient. Phylogenetic network analysis and flow situations were examined by Splits tree. Maximum parsimony phylogram for 35 genotypes were analysed with nuclear ribosomal DNA ITS. In addition to molecular researches, morphological analysis of genotypes was performed using phenotypic characters. Within the scope of the study, Anthemis population clustered in three groups, whereas Cota was monophyletic grouped in dendrograms and divided into two subgroups. It was observed that the Tanacetum population showed polyphyletic and paraphyletic separations in trees, while Tripleurospermum is monophyletic clustered in ultrametric trees and phylograms. Our results reporting that retrotransposon-based markers have been used successfully in phylogenetic analysis of taxonomic groups such as Anthemidinae supergenera. In conclusion, findings showed that; our study will can be used as a reference for biodiversity research with supergenera groups and subgenera divisions, variations in inter- and intra-species, and classification with biochemical and medicinal aromatic contents. In addition to, suggested that Anthemidinae taxonomic study to supported with proteomics and further bioinformatics approaches.