Genome-wide association studies for identification of candidate genes responsible for leaf rust and powdery mildew resistance in Nordic spring barley (Hordeum vulgare L.)
İskandinav bahar arpasında (Hordeum vulgare L.) yaprak pası ve külleme hastalıklarına dirençten sorumlu aday genlerin belirlenmesi için genom çapında ilişkilendirme çalışmaları
- Tez No: 686081
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EVREN KOBAN BAŞTANLAR, DR. THERESE BENGTSSON
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tohumluk Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Arpa (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare) dünyada pirinç, buğday ve mısırdan sonra en önemli dördüncü tahıl ürünüdür. Arpanın en yaygın ve yıkıcı hastalıkları arasında Puccinia hordei f. spp. hordei ve Blumeria graminis f.spp. hordei 'nin neden olduğu, sırasıyla, yaprak pası ve külleme hastalıkları sayılabilir. Bu çalışmada, çoklu ebeveynli ileri nesiller arası melezleme tekniği (MAGIC) ile elde edilmiş, MAGIC 6 ve MAGIC 7 isimli iki İskandinav bahar arpası popülasyonu kullanılmıştır. Bu popülasyonların verileri üzerinden, yaprak pası ile külleme hastalıklarına direnç için önemli işaretleyici özellik ilişkilerini (MTA) belirlemek üzere genom çapında bir ilişkilendirme çalışması (GWAS) gerçekleştirilmiştir. GWAS paneli, MAGIC 6'dan 90 genotip ve MAGIC 7'den 96 genotipten oluşmuştur. Popülasyonlar hem tek tek hem de kombine olarak araştırılmıştır. Yaprak pası ve külleme hastalıklarının yoğunluk şiddeti için yapılan fenotipik değerlendirme, 2018'den 2019'a kadar Danimarka'da iki farklı coğrafi alanda yapılmış ve ardından 50K Illumina Infinium iSelect SNP çipleri ile genotiplendirme gerçekleştirilmiştir. Toplamda; yaprak pası hastalığı için yedi ve külleme hastalığı için beş farklı çevrenin örnekleri incelenmiştir. Tahmini genom çapında bağlantı dengesizliğinin (LD) bozulması 24 ile 35 Mbp arasında değişmiştir ve temel bileşen analizleri (PCA) zayıf bir popülasyon yapısı göstermiştir. GWAS, yaprak pası için on üç QTL ve külleme direnci için dokuz QTL ortaya çıkarmıştır. Yaprak pası direnci için QTL bölgeleri 2H, 3H, 4H ve 5H kromozomlarında tanımlanmıştır. Tespit edilen 13 QTL'den altısı, literatür bilgimizden yaptığımız çıkarıma göre, yeni bulgu olarak kayda geçmişlerdir. Külleme direnci için tespit edilen QTL bölgeleri, kromozom 5H hariç tüm kromozomlarda gözlenmiştir. Ayrıca, külleme için dokuz QTL bölgesinden üçü literatürde yeni tespit gibi görünmektedir. Ancak, bu QTL bölgelerinin yeni bulgu olduğunu doğrulamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Yaprak pası ve külleme direncine yönelik QTL bölgelerinin çoğu, lösin bakımından zengin tekrar (LRR), reseptör benzeri kinaz (RLK) ve reseptör benzeri protein (RLP) ailelerine ait olan, yüksek güvenilirliğe sahip ve iyi bilinen birkaç direnç proteini içermektedir. Ek olarak, peroksidazlar, kitinazlar, beta-glukosidaz, kalloz sentaz gibi savunmayla ilgili diğer proteinler, tanımlanan bölgelerin çoğunun LD bozunma aralıklarında yer almaktadır. Genel olarak, bu çalışma ile tanımlanan QTL lokuslar, İskandinav bölgesindeki arpa yetiştirme programı kapsamında markör destekli seçim amaçlı kullanılabilme ve arpa verimliliğini artırabilme potansiyeline sahiptir.
Özet (Çeviri)
Barley (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare) is the fourth most important cereal crop in the world after rice, wheat, and maize. Among the most widespread and destructive diseases of barley are leaf rust and powdery mildew which are caused by Puccinia hordei f. spp. hordei and Blumeria graminis f. spp. hordei, respectively. In this study, a genome-wide association study (GWAS) was performed to identify significant marker trait associations (MTA) for leaf rust and powdery mildew resistance in two Nordic spring barley multi-parent advanced generation intercross (MAGIC) populations; MAGIC 6 and MAGIC 7. The GWAS panel consisted of 90 genotypes from MAGIC 6 and 96 genotypes from MAGIC 7. The populations were investigated both individually and combined. The phenotypic assessment for leaf rust and powdery mildew severity was performed at two field locations in Denmark from 2018 to 2019 followed by genotyping with the 50K Illumina Infinium iSelect SNP array. In total, seven environments for leaf rust and five environments for powdery mildew were investigated. The estimated genome-wide linkage disequilibrium (LD) decay varied between 24 and 35 Mbp and the principal component analyses (PCA) demonstrated a weak population structure. GWAS revealed thirteen QTL for leaf rust and nine QTL for powdery mildew resistance. The QTL regions for leaf rust resistance were identified on chromosomes 2H, 3H, 4H, and 5H. Out of 13 QTL for leaf rust, six were found to be putatively novel according to the best of our literature knowledge. The QTL regions for powdery mildew resistance were identified on all chromosomes except for chromosome 5H. Furthermore, out of nine QTL regions for powdery mildew, three appear to be novel. However, further investigations are needed to verify the novelty of these QTL. Most of the QTL regions for leaf rust and powdery mildew resistance contain several high-confidence and well-known resistance proteins which belong to the leucine-rich repeat (LRR), receptor-like kinase (RLK), and receptor-like protein (RLP) families. Additionally, other defense-related proteins such as peroxidases, chitinases, beta-glucosidase, callose synthase are located in the LD decay intervals of most of the identified regions. Overall, the results from this work can improve the efficiency of the barley breeding program in the Nordic region, where the identified markers can be used for marker-assisted selection.
Benzer Tezler
- Disease gene identification using linkage and exome analyses
Bağlantı ve ekzom analizleri kullanarak hastalık geni keşfi
İLKER KARACAN
Doktora
İngilizce
2019
Genetikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. EDA TAHİR TURANLI
- Havacılıkta kullanılan bazı eksenel simetrik cisimlerin aerodinamik karakteristiklerinin teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation on aerodynamic characteristics of some bodies of revolution used in aeronautics
VEYSEL ATLI
- Tetrasiklinin bir yükseltgen varlığındaki polarografik ve spektroskopik davranışının irdelenmesi
Başlık çevirisi yok
NİL ERSOY
