Tüm Genomu Kapsayan Slico Dart ve SNP Belirteçleriyle Dünya Şeker Pancarı Gen Kaynaklarında Genetik Çeşitliliğin Belirlenmesi

Abstract

Şeker pancarının (Beta vulgaris ssp. vulgaris) nispeten kısa evrimsel geçmişi göz önüne alındığında, genotip/çeşitler arasındaki genetik çeşitlilik ve işlevsel genler hakkındaki bilgimiz sınırlıdır ve bu da ıslah çalışmalarındaki ilerlemeleri yavaşlatmıştır. Bu sorunu ele almak için, 4609 SNP ve 6950 SilicoDArT markırı kullanılarak 16 ülkeden toplam 94 genotipte popülasyon yapısı ve genetik çeşitliliği araştırılmıştır. Bu tez çalışmasında şeker pancarı genotipleri arasında yüksek düzeyde genetik çeşitliliğin var olduğu tespit edilmiştir. Ancak, SNP markırlarına ait veri seti, SilicoDArT markır sistemine kıyasla daha yüksek çeşitlilik değerlerine sahip olmuştur. Elde edilen veri ile yapılan analizlerde şeker pancarı çeşit/genotipleri üç ana kümeye ayrılmıştır: S-I, S-II ve S-III. S-I kümesi, 35 şeker pancarı çeşit/genotipini kapsamaktadır ve bunların %51'i ABD kökenlidir. Avrupa genotipleri kümenin %14'ünü oluşturmaktadır. Ayrıca, ABD orijinli çeşit/genotipleri de içeren S-III-B Kümesinin %80'den fazlası Orta Doğu ülkeleri orijinli genotiplerden oluşmaktadır. SilicoDArT markırlarının kullanımından elde edilen sonuçlar, NSL 176303 (Sırbistan) ve PI 140355'te (Karadağ) genotiplerinin en uzak genotipler olduğunu ortaya koymuştur. Şeker pancarı çeşit/genotipleri, D-I ve D-II olmak üzere iki gruba ayrılmıştır, D-I kümesi ABD'den gelen çeşit/genotiplerin %90'ını içermekte. D-II kümesi, İngiltere, Türkiye, İran ve Irak'tan gelen çeşit/genotipleri kapsayarak çeşitlilik göstermektedir. SNP tabanlı kümeleme, D-I kümesini desteklemiştir ve SilicoDArT markırlarına dayalı PCA kümeleme sonuçları, UPGMA ve STRUCTURE sonuçlarıyla örtüşmektedir. AMOVA sonuçları, şeker pancarı germplazmındaki genetik varyasyonların büyük ölçüde genotipler arasındaki veya kümeler içindeki farklılıklardan kaynaklandığını ve toplam varyasyonun %74.5-77.6'sını oluşturduğunu doğrulamıştır. Sonuç olarak, Ames 2644 ve Ames 8297 numaralı genotiplerin genom düzeyindeki analizler sonucunda elde edilen yüksek farklılığı, bu genotiplerin şeker pancarı ıslahında kullanımı için ideal olacağını düşündürmektedir.

Despite the relatively brief domestication history of Beta vulgaris ssp. vulgaris, our knowledge of its genomic diversity is still limited, hindering advancements in breeding efforts. To tackle this challenge, the genetic diversity of 94 genotypes originating from 16 countries was analyzed using 4609 SNP markers and 6950 SilicoDArT markers. The investigated germplasm shows a high degree of genetic diversity. However, the SNP markers data set had higher diversity values than the SilicoDArT marker system. However, the SNP markers data set had higher diversity values than the SilicoDArT marker system. Obtained data from SNP markers revealed three main clusters: S-I, S-II, and S-III. Cluster S-I was the smallest group, with 35 accessions and 51% of them having USA origin. European accessions shared 14% of the cluster. Furthermore, accession from the USA was grouped in Cluster S-III-B, with over 80% from Middle East countries. Results obtained from using SilicoDArT markers revealed that the most distinct accessions were NSL 176303 (Serbia) and PI 140355 (Montenegro). The germplasm was divided into D-I and D-II. First cluster containing 90% of accessions originated from the USA. The D-II cluster was diverse, with accessions from the UK, Türkiye, Iran, and Iraq. The SNP-based clustering supported the D-I cluster, and the SilicoDArT markers-based PCA clustering results agreed with the UPGMA and STRUCTURE results. The AMOVA results confirmed that genetic variation in the germplasm was largely due to differences among accessions or within the clusters (rather than among countries), accounting for 74.5-77.6% of the total variation. Finally, the study identified Ames 2644 and Ames 8297 as the most genetically distinct genotypes, which are ideal for breeding sugar beet.