Canlı organizmaların bünyelerinde meydana gelen birçok biyolojik olay benzer şekilde cereyan etmektedir. Bundan dolayı daha basit organizmalar üzerinde bu tür olayları çalışmak çok daha pratik ve kolaydır. Çalışmamızda, yeni bir model sistem olarak seçilen Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv. (Poaceae) türünün ülkemizin doğal florasında yayılış gösteren 110 farklı lokasyonuna ait aksesyonları moleküler (nuklear genom büyüklüğü, ploidi düzeyi, mitotik kromozom sayısı) ve morfolojik açıdan (bitki boyu, gelişme formu, tohum boyu, kılçık uzunluğu, tek tohum ağırlığı, bin tane ağırlığı, başak ve başakçık sayısı) karakterize edilmiştir. Türün çalışılan lokasyonlar için yayılış alanlarının Davis (1985)’in kareleme sistemine göre A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4, C5, C6 kareleri olduğu tespit edilmiştir.Flow sitometrik analizlerin sonucu olarak, 110 farklı alandan toplanan B. distachyon populasyonlarının 77’sinin diploid, 33’ünün tetraploid olduğu belirlenmiştir. Diploid ekotiplerin 0,74 pg (2C) genom büyüklüğüne, tetraploid ekotiplerin ise 1,44 pg (2C) genom büyüklüğüne sahip oldukları tespit edilmiştir. Buna göre ploidi seviyesi belirlenmiş olan 77 diploid aksesyonun 6’sının polisomik (0,81-0,92 pg/2C), 33 tetraploid aksesyonun 15'inin ise hipoploid (1,01-1,26 pg/2C) olduğu sonucuna varılmıştır. Bu da çalışılan aksesyonların %70 oranında diploid olduklarını göstermektedir. Ayrıca toplanan aksesyonlar deniz seviyesinden yükseklik artışının genom büyüklüğü ile ilişkisi dikkate alınarak değerlendirildiğinde 2C genom büyüklüğüne sahip diploid aksesyonlarda 0-300 m yüksekliğe kadar total genom miktarı yükseklik artışıyla pozitif bir korelasyon içerisindeyken 300 m yükseklikten sonra yükseklik artışına bağlı olarak total genom miktarının azaldığı tespit edilmiştir.4C genom büyüklüğüne sahip tetraploid aksesyonlarda ise düzenli bir artış ya da azalış gözlenmemiştir.Yapılan morfolojik karakterizasyon sonucunda özellikle Akdeniz Bölgesinde yayılış gösteren diploid ekotiplerin kısa boylu (5-18 cm), cılız, çevresel koşullardan kolaylıkla etkilenebilen ve dik bir gelişme formuna sahip, başak ekseni üzerindeki tohumların dizilişi seyrek, açık sarı renkte, tohum boyları 6,11-8,54 mm aralığında, kılçık uzunlukları 6,82-14,41 mm aralığında, küçük yapılı, başak sayılarının 1-4 adet başakçık sayılarının 1-6 adet arasında değişiklik gösterdiği kaydedilmiştir. Tetraploid ekotiplerin ise bitki boyu diploid ekotiplerden 2-3 kat daha fazla (18-33 cm), dik, yarı yatık ve yatık formlarda, başakları dolgun, başak ve başakçık ekseni üzerindeki tohumların dizilişi kompakt ve sık, koyu kahverengi, 6,84-8,86 mm boy uzunluğuna sahip, kılçık uzunlukları 8,78-14,94 mm aralığında, tohumları iri görünüşlü, başak sayılarının 1-4 adet, başakçık sayılarının ise 1-5 arasında değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir.Diploid populasyonlarda bitki boyu deniz seviyesinden yüksekliğin artışına bağlı olarak önemli bir değişim göstermezken tetraploid populasyonlarda 800 m yüksekliğe kadar bitki boyları artmakta 800 metrenin üzerindeki yüksekliklere ait bitkilerin boyları yarı yarıya düşmekte ve yükseklik ile bitki boyu arasında negatif bir korelasyon ortaya çıkmaktadır. Diploid ve tetraploid tüm genomların tohum boylarında yükseklik artışına paralel olarak düzenli bir azalışa rastlanmazken, tetraploid aksesyonlarda kılçık uzunluğu ile yükseklik arasında negatif bir ilişki olduğu rapor edilmiştir. Diploid ve tetraploid aksesyonların her ikisinde de yükseklik ile tek tohum ağırlığı ve bin tane ağırlığı arasında belirgin bir ilişki saptanmamıştır.Yükseklik artışına paralel olarak hem diploid hem de tetraploid aksesyonlarda başak ve başakçık sayısında azalma olduğu belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen tüm verilere regresyon analizi, faktör analizi ve discriminant analizi uygulanarak genom büyüklüğü çalışılan morfolojik karakterlerden yararlanılarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. Genom büyüklüğünü tahmin etmek için bitki boyu ve kılçık uzunluğunun bilinmesinin yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Genom büyüklüğünü belirlemede çalışılan morfolojik karakterlerin tümünün tek başlarına ve diğer özellikler ile aynı oranda ayrı ayrı etkili oldukları ortaya konulmuştur. Çalışılan 1.134 diploid ve tetraploid hattın 825 adedine discriminant analizi uygulandığında aksesyon içi ve aksesyonlar arasında 540 diploid bitkinin içerisinden 46 adedinin tetraploid bitki morfolojik özelliği gösterdiği, 285 tetraploid bitkinin 73 adedinin diploid bitki morfolojik karakter özellikleri gösterdiği Fisher’in doğrusal ayırma fonksiyonları kullanılarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmada moleküler ve morfolojik karakter özelliklerine göre diploid ve tetraploid bitkileri doğru ayırma başarısının % 85,6 olduğu belirlenmiştir.Sonuç olarak, yapılan araştırma ülkemizin doğal florasında yayılış gösteren B. distachyon'un doğal hatlarının tanımlanmasına hizmet edecektir. 2020 yılına kadar dünyanın buğdaygil ihtiyacının bugünün ihtiyacından %40 fazla olacağı düşünüldüğünde buğdaygillerin genetik temelinin ortaya çıkarılmasına hizmet eden B. distachyon ile ilgili detaylı bilgilerin elde edilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmanın, bitki biyoteknolojisi ve ıslahı alanında çalışan araştırıcılara değerli bir kaynak oluşturacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv., kromozom, flow sitometri, genetik kaynak koleksiyonu, genom büyüklüğü, model bitki, Poaceae, ploidi.
Many of the biological events taking place in living organisms are similar. Therefore, it is much more practical and easier to study those events firstly in simple organisms.In our work, 110 different accessions of Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv. (Poaceae) chosen as a new model system, naturally distributed in the flora of our country, were characterized in molecular (nuclear genome size, ploidy levels, mitotic chromosome numbers) and morphogical (plant size, growht form, seed size, awn lenght, single seed weight, thousand grain weight and spike and spikelet numbers) aspects. It was determined that the distribution area of the species for the studied locations in accordance with the Davis (1985)’s quadrature system has been located in A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4, C5, C6 frames. As a result of flow cytometric analysis, it were identified that B. distachyon populations collected from 110 different areas were diploid 77 and tetraploid 33 of them. The genome sizes of diploid ecotypes were determined to be 0,74 pg/2C, and those of tetraploid were found to be 1,44 pg/2C. Accordingly, it has been concluded that the ploidy levels of 6 of 77 diploid accessions are polisomic (0,81-0,92 pg/2C), and 15 of 33 tetraploid accessions are hipoploid (1,01-1,26 pg/2C). This also show that 70% the accessions studied were diploid. In addition, evaluations regarding the accessions collected above sea height levels (up to 300 meters) have showed that diploid accessions with 2C genome size have a possitive correlation between the increased altitude and total genome size. But after 300 meters, total genome sizes decreased depending on the increasing height levels. Whereas, it was not observed in the increase or decrease on a regular basis in tetraploid accessions with 4C genome size.As a result of the morphological characterization, it was recorded that diploid ecotypes, especially those distributed in Mediterrian regions were short (about 5-18 cm), weak, easily affected by environmental conditions and upright growth form, sparse spikelet axis, straw-colored and between 6,11 and 8,54 mm seed size, awn lenght between 6,82 mm and 14,41 mm, small structure, with low seed yield spike numbers 1 or 4, spikelet numbers between 1 and 6. However, in tetraploid ecotypes, plant size were more than 2 to 3 times from the diploid ecotypes (18-33 cm), upright, semi-recumbent and horizontal growth forms, plump spikes, spike axis of the compact spikelets, dark brown, seed sizes between 6,84 mm and 8,86 mm, and the awn lenght between 8,78 and 14,94 mm, portly structure, with high seed yield, spike numbers 1 to 4, spikelet numbers between 1 to 5.Depending on the increase in the height above the sea level, plant size of diploid populations show any significant change while in tetraploid populastions, plant size increases up to 800 m, but after 800 meters, plant size decreases by half. So, a negative correlation occurs between altitude and plant size. In parallel with the increased altitude, seed size of all genomes of diploid and tetraploid were not observed to have regulary decreased. In tetraploid accessions, there is a negative correlation between awn lenght and altitude. Neither diploid nor tetraploid accessions have a clear correlation among seed weight, thousand grain weight and altitude. In parallel with the increased altitude, spike and spikelet numbers decreased in both diploid and tetraploid accessions. In addition, applying the statistical programe Minitab regression analysis, factor analysis and discriminant analysis to all the data obtained, the genome size was tried to estimate using morphological characters studied. It was concluded that knowledge of the plant size and awn lenght was sufficient to estimate the genome size. In determining of the genome size, all morphologic characters studied were individually found to be effective alone and as efficient as other characters. When the discriminant analysis was applied to 825 of 1.134 diploid and tetraploid lines studied, it has been found that in inter and intraaccessions 46 of 540 diploid lines were of tetraploid morphologic characters and that 73 of 285 tetraploid lines were of diploid morphologic chracters using Fisher’s linear discriminant analysis. In this study, the correct allocation success of the diploid and tetraploid plants according to their molecular and morphological character were found to be 85,6%.To conclude, this research will serve to identify the natural lines of B. distachyon distributed in natural flora of our country. Considering that the world’s need for grasses will have increased by 40% by 2020, it is so important obtain detailed information about B. distachyon which served to uncover of the genetic basis of grasses. It is thought that this study will produce a valuable resource for researchers working in the field of plant biotechnology and breeding Keywords: Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv., chromosome, flow cytometry, genetic reserve collection, genome size, model crops, Poaceae, ploidy.
Tez (Doktora) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyoloji Anabilim Dalı, 2013.
Kaynakça var.
Canlı organizmaların bünyelerinde meydana gelen birçok biyolojik olay benzer şekilde cereyan etmektedir. Bundan dolayı daha basit organizmalar üzerinde bu tür olayları çalışmak çok daha pratik ve kolaydır. Çalışmamızda, yeni bir model sistem olarak seçilen Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv. (Poaceae) türünün ülkemizin doğal florasında yayılış gösteren 110 farklı lokasyonuna ait aksesyonları moleküler (nuklear genom büyüklüğü, ploidi düzeyi, mitotik kromozom sayısı) ve morfolojik açıdan (bitki boyu, gelişme formu, tohum boyu, kılçık uzunluğu, tek tohum ağırlığı, bin tane ağırlığı, başak ve başakçık sayısı) karakterize edilmiştir. Türün çalışılan lokasyonlar için yayılış alanlarının Davis (1985)’in kareleme sistemine göre A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4, C5, C6 kareleri olduğu tespit edilmiştir.Flow sitometrik analizlerin sonucu olarak, 110 farklı alandan toplanan B. distachyon populasyonlarının 77’sinin diploid, 33’ünün tetraploid olduğu belirlenmiştir. Diploid ekotiplerin 0,74 pg (2C) genom büyüklüğüne, tetraploid ekotiplerin ise 1,44 pg (2C) genom büyüklüğüne sahip oldukları tespit edilmiştir. Buna göre ploidi seviyesi belirlenmiş olan 77 diploid aksesyonun 6’sının polisomik (0,81-0,92 pg/2C), 33 tetraploid aksesyonun 15'inin ise hipoploid (1,01-1,26 pg/2C) olduğu sonucuna varılmıştır. Bu da çalışılan aksesyonların %70 oranında diploid olduklarını göstermektedir. Ayrıca toplanan aksesyonlar deniz seviyesinden yükseklik artışının genom büyüklüğü ile ilişkisi dikkate alınarak değerlendirildiğinde 2C genom büyüklüğüne sahip diploid aksesyonlarda 0-300 m yüksekliğe kadar total genom miktarı yükseklik artışıyla pozitif bir korelasyon içerisindeyken 300 m yükseklikten sonra yükseklik artışına bağlı olarak total genom miktarının azaldığı tespit edilmiştir.4C genom büyüklüğüne sahip tetraploid aksesyonlarda ise düzenli bir artış ya da azalış gözlenmemiştir.Yapılan morfolojik karakterizasyon sonucunda özellikle Akdeniz Bölgesinde yayılış gösteren diploid ekotiplerin kısa boylu (5-18 cm), cılız, çevresel koşullardan kolaylıkla etkilenebilen ve dik bir gelişme formuna sahip, başak ekseni üzerindeki tohumların dizilişi seyrek, açık sarı renkte, tohum boyları 6,11-8,54 mm aralığında, kılçık uzunlukları 6,82-14,41 mm aralığında, küçük yapılı, başak sayılarının 1-4 adet başakçık sayılarının 1-6 adet arasında değişiklik gösterdiği kaydedilmiştir. Tetraploid ekotiplerin ise bitki boyu diploid ekotiplerden 2-3 kat daha fazla (18-33 cm), dik, yarı yatık ve yatık formlarda, başakları dolgun, başak ve başakçık ekseni üzerindeki tohumların dizilişi kompakt ve sık, koyu kahverengi, 6,84-8,86 mm boy uzunluğuna sahip, kılçık uzunlukları 8,78-14,94 mm aralığında, tohumları iri görünüşlü, başak sayılarının 1-4 adet, başakçık sayılarının ise 1-5 arasında değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir.Diploid populasyonlarda bitki boyu deniz seviyesinden yüksekliğin artışına bağlı olarak önemli bir değişim göstermezken tetraploid populasyonlarda 800 m yüksekliğe kadar bitki boyları artmakta 800 metrenin üzerindeki yüksekliklere ait bitkilerin boyları yarı yarıya düşmekte ve yükseklik ile bitki boyu arasında negatif bir korelasyon ortaya çıkmaktadır. Diploid ve tetraploid tüm genomların tohum boylarında yükseklik artışına paralel olarak düzenli bir azalışa rastlanmazken, tetraploid aksesyonlarda kılçık uzunluğu ile yükseklik arasında negatif bir ilişki olduğu rapor edilmiştir. Diploid ve tetraploid aksesyonların her ikisinde de yükseklik ile tek tohum ağırlığı ve bin tane ağırlığı arasında belirgin bir ilişki saptanmamıştır.Yükseklik artışına paralel olarak hem diploid hem de tetraploid aksesyonlarda başak ve başakçık sayısında azalma olduğu belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen tüm verilere regresyon analizi, faktör analizi ve discriminant analizi uygulanarak genom büyüklüğü çalışılan morfolojik karakterlerden yararlanılarak tahmin edilmeye çalışılmıştır. Genom büyüklüğünü tahmin etmek için bitki boyu ve kılçık uzunluğunun bilinmesinin yeterli olduğu sonucuna varılmıştır. Genom büyüklüğünü belirlemede çalışılan morfolojik karakterlerin tümünün tek başlarına ve diğer özellikler ile aynı oranda ayrı ayrı etkili oldukları ortaya konulmuştur. Çalışılan 1.134 diploid ve tetraploid hattın 825 adedine discriminant analizi uygulandığında aksesyon içi ve aksesyonlar arasında 540 diploid bitkinin içerisinden 46 adedinin tetraploid bitki morfolojik özelliği gösterdiği, 285 tetraploid bitkinin 73 adedinin diploid bitki morfolojik karakter özellikleri gösterdiği Fisher’in doğrusal ayırma fonksiyonları kullanılarak belirlenmiştir. Yapılan çalışmada moleküler ve morfolojik karakter özelliklerine göre diploid ve tetraploid bitkileri doğru ayırma başarısının % 85,6 olduğu belirlenmiştir.Sonuç olarak, yapılan araştırma ülkemizin doğal florasında yayılış gösteren B. distachyon'un doğal hatlarının tanımlanmasına hizmet edecektir. 2020 yılına kadar dünyanın buğdaygil ihtiyacının bugünün ihtiyacından %40 fazla olacağı düşünüldüğünde buğdaygillerin genetik temelinin ortaya çıkarılmasına hizmet eden B. distachyon ile ilgili detaylı bilgilerin elde edilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmanın, bitki biyoteknolojisi ve ıslahı alanında çalışan araştırıcılara değerli bir kaynak oluşturacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv., kromozom, flow sitometri, genetik kaynak koleksiyonu, genom büyüklüğü, model bitki, Poaceae, ploidi.
Many of the biological events taking place in living organisms are similar. Therefore, it is much more practical and easier to study those events firstly in simple organisms.In our work, 110 different accessions of Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv. (Poaceae) chosen as a new model system, naturally distributed in the flora of our country, were characterized in molecular (nuclear genome size, ploidy levels, mitotic chromosome numbers) and morphogical (plant size, growht form, seed size, awn lenght, single seed weight, thousand grain weight and spike and spikelet numbers) aspects. It was determined that the distribution area of the species for the studied locations in accordance with the Davis (1985)’s quadrature system has been located in A1, A2, A3, B1, B2, B3, B4, B5, C1, C2, C3, C4, C5, C6 frames. As a result of flow cytometric analysis, it were identified that B. distachyon populations collected from 110 different areas were diploid 77 and tetraploid 33 of them. The genome sizes of diploid ecotypes were determined to be 0,74 pg/2C, and those of tetraploid were found to be 1,44 pg/2C. Accordingly, it has been concluded that the ploidy levels of 6 of 77 diploid accessions are polisomic (0,81-0,92 pg/2C), and 15 of 33 tetraploid accessions are hipoploid (1,01-1,26 pg/2C). This also show that 70% the accessions studied were diploid. In addition, evaluations regarding the accessions collected above sea height levels (up to 300 meters) have showed that diploid accessions with 2C genome size have a possitive correlation between the increased altitude and total genome size. But after 300 meters, total genome sizes decreased depending on the increasing height levels. Whereas, it was not observed in the increase or decrease on a regular basis in tetraploid accessions with 4C genome size.As a result of the morphological characterization, it was recorded that diploid ecotypes, especially those distributed in Mediterrian regions were short (about 5-18 cm), weak, easily affected by environmental conditions and upright growth form, sparse spikelet axis, straw-colored and between 6,11 and 8,54 mm seed size, awn lenght between 6,82 mm and 14,41 mm, small structure, with low seed yield spike numbers 1 or 4, spikelet numbers between 1 and 6. However, in tetraploid ecotypes, plant size were more than 2 to 3 times from the diploid ecotypes (18-33 cm), upright, semi-recumbent and horizontal growth forms, plump spikes, spike axis of the compact spikelets, dark brown, seed sizes between 6,84 mm and 8,86 mm, and the awn lenght between 8,78 and 14,94 mm, portly structure, with high seed yield, spike numbers 1 to 4, spikelet numbers between 1 to 5.Depending on the increase in the height above the sea level, plant size of diploid populations show any significant change while in tetraploid populastions, plant size increases up to 800 m, but after 800 meters, plant size decreases by half. So, a negative correlation occurs between altitude and plant size. In parallel with the increased altitude, seed size of all genomes of diploid and tetraploid were not observed to have regulary decreased. In tetraploid accessions, there is a negative correlation between awn lenght and altitude. Neither diploid nor tetraploid accessions have a clear correlation among seed weight, thousand grain weight and altitude. In parallel with the increased altitude, spike and spikelet numbers decreased in both diploid and tetraploid accessions. In addition, applying the statistical programe Minitab regression analysis, factor analysis and discriminant analysis to all the data obtained, the genome size was tried to estimate using morphological characters studied. It was concluded that knowledge of the plant size and awn lenght was sufficient to estimate the genome size. In determining of the genome size, all morphologic characters studied were individually found to be effective alone and as efficient as other characters. When the discriminant analysis was applied to 825 of 1.134 diploid and tetraploid lines studied, it has been found that in inter and intraaccessions 46 of 540 diploid lines were of tetraploid morphologic characters and that 73 of 285 tetraploid lines were of diploid morphologic chracters using Fisher’s linear discriminant analysis. In this study, the correct allocation success of the diploid and tetraploid plants according to their molecular and morphological character were found to be 85,6%.To conclude, this research will serve to identify the natural lines of B. distachyon distributed in natural flora of our country. Considering that the world’s need for grasses will have increased by 40% by 2020, it is so important obtain detailed information about B. distachyon which served to uncover of the genetic basis of grasses. It is thought that this study will produce a valuable resource for researchers working in the field of plant biotechnology and breeding Keywords: Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv., chromosome, flow cytometry, genetic reserve collection, genome size, model crops, Poaceae, ploidy.