HIZLI ISLAH YÖNTEMİYLE BUĞDAYDA HARİTALAMA POPÜLASYONU VE GERİYE MELEZ
DÖLLERİN YETİŞTİRİLMESİ
Halil AKDAĞ YÜKSEK LİSANS TEZİ Biyomühendislik Anabilim Dalı
Prof. Dr. Nevzat AYDIN KARAMAN – 2019
T.C
KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
HIZLI ISLAH YÖNTEMİYLE BUĞDAYDA HARİTALAMA POPÜLASYONU VE GERİYE MELEZ DÖLLERİN YETİŞTİRİLMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ HALİL AKDAĞ
Biyomühendislik Anabilim Dalı
Tez Danışmanı: Prof. Dr. Nevzat AYDIN
TEZ BİLDİRİMİ
Yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu tezin yazılmasında bilimsel ahlak kurallarına uyulduğunu, başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezin içerdiği yenilik ve sonuçların başka bir yerden alınmadığını, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapılmadığını, tezin herhangi bir kısmının bu üniversite veya başka bir üniversitedeki başka bir tez çalışması olarak sunulmadığını beyan ederim.
i ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
HIZLI ISLAH YÖNTEMİYLE BUĞDAYDA HARİTALAMA POPÜLASYONU VE GERİYE MELEZ DÖLLERİN YETİŞTİRİLMESİ
Halil AKDAĞ
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü Biyomühendislik Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Nevzat AYDIN
Ağustos 2019, 51Sayfa
Hızla artmakta olan dünya nüfusu gıda temini sorununu beraberinde getirmektedir. Buğday dünyada gıda temini ve kalori ihtiyacını karşılayan önemli bir tahıldır. Hızlı ıslah yöntemi buğdayda açılan generasyonda geçirilen süreyi kısaltmayı hedefleyen yeni bir yöntemdir. Bu araştırmanın amacı, hızlı ıslah yönteminin buğdayda haritalama popülasyonunun ve geriye melez döllerin yetiştirilmesinde kullanılmasıdır. Bitkiler 21 saat ışıklı 3 saat karınlık dönemde yetiştirilmiştir. Işıklı dönemde sıcaklık 25 °C iken, karanlık dönemde 18 °C olarak ayarlanmıştır. Işık kaynağı olarak kırmızı ışığın yoğun olduğu geniş spektruma sahip LED lambalar kullanılmıştır. Yazlık buğday çeşitlerin yetiştirilmesinde bir yetiştirme periyodu yaklaşık olarak 60 günde tamamlanmıştır. Melezleme programının uygulandığı çalışmada bir generasyon yaklaşık olarak 70 günde tamamlanmıştır. Ayrıca hasattan sonra tohumlar 5-7 gün arasında inkübatörde kurutulmuştur. Kışlık buğday çeşitleri 4 °C’de bir ay süreyle vernalize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar hızlı ıslah yöntemi kullanılarak yazlık buğdayda yılda 5-6 generasyon, kışlık buğdayda ise 3-4 generasyon ürün alınabileceğini göstermiştir. Hızlı ıslah yöntemi dünyada da yaygın bir şekilde kullanılmaya başlayan önemli bir yöntem haline gelmiştir.
ii ABSTRACT
MsThesis
DEVELOPMENT OF MAPPING POPULATION AND BACKCROSS PROGENIES IN WHEAT BY USING SPEED BREEDING METOD.
Halil AKDAĞ
Karamanoğlu Mehmetbey University Graduate School of Natural andApplied Sciences
Department of Bioengineering Supervisor: Prof.Dr. Nevzat AYDIN
August, 2019, 51pages
Increasing world population brings food supply problems. Wheatis an important cereal that meets the food supply and calorie needs in the world. The method of speed breeding is a newly developed method and aims to shorten the time spent in generation. The purpose of this research is using the speed breeding methodfor developinga mapping populationin wheat and growing thebackcrossed hybrid progenies. All the genotypes were grown in 21 hours illuminated and 3 hours dark period. The temperature was set to 25 °C in the illuminated period and during the dark period the temperature was 18 °C. LED lamps which radiate wide spectrum of intense red light are used as the light source.A growing period for the cultivation of summer wheat varieties was completed in approximately 60 days. In hybridization studies, one generation was completed in approximately 70 days. The seeds were also dried in the incubator for 5-7 days after harvesting. Winter wheat varieties were vernalized at 4 °C for one month. The outcomes of this study indicated that speed breeding methods can be used to grow 5-6 generations per year in spring wheat and 3-4 generations in winter wheat.Speed breeding technique has become an important method that has started to be widely used in the world.
iii ÖNSÖZ
Yapılan çalışmalarımız TÜBİTAK TOVAG 116O298 nolu projesi kapsamında yürütülmüş olduğundan, TÜBİTAK’a teşekkürlerimi sunarım. Yolun henüz başından itibaren yardım, ilgi, destek ve teşviklerinin karşılığını asla ödeyemeyeceğim danışman hocam Sayın Prof. Dr. Nevzat AYDIN’A en büyük teşekkürü borç bilirim. Manevi destek ve neşesini bizlerden esirgemeyen Sayın Dr. Öğr. Üyesi Cafer AKYÜREK hocama ve eğitim hayatım boyunca bilgilerini esirgemeyen tüm hocalarıma teşekkür ederim. Çalışmalarımda her zaman yanımda yer alan, birçok zahmetle beraber mücadele ettiğimiz Bedrettin DEMİR’e, Zeki Mutlu AKAR’a ve Mesut Ersin SÖNMEZ’e sevgilerimle beraber teşekkürlerimi sunarım. Son olarak hayat boyunca kazanacağım tüm ünvan ve başarıların gerçek mimarları olan AKDAĞ ailesinin her bir ferdine ayrı ayrı minnettar olduğumu belirtmek isterim.
Bu tez çalışması TÜBİTAK tarafından desteklenen TOVAG 116O298 nolu proje kapsamında yürütülmüştür.
Halil AKDAĞ AĞUSTOS 2019 / KARAMAN
iv İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET ... i ABSTRACT ...ii ÖNSÖZ ...iii ŞEKİLLER DİZİNİ ... v ÇİZELGELER DİZİNİ ... vi
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ ... vii
1. GİRİŞ ... 1
2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI ... 4
3. MATERYAL VE METOT ... 10
3.1. Bitki Materyali ve Yetiştirme Koşulları ... 10
3.1.1. Bitki Materyali... 10
3.1.2. Yetiştirme Koşulları ... 11
3.2. Metot ... 13
3.1.1. Bitki büyütme odasının tesisi ... 13
3.1.2. Haritalama popülasyonunun yetiştirilmesi... 14
3.1.3. Geriye melez programı ve moleküler analizler ... 15
3.1.4. Yazlık çeşitlerin yetiştirilmesi ... 15
3.1.5. Moleküler analizler ... 16
4. BULGULAR... 19
4.1.Yazlık ve Alternatif Karakterdeki Ekmeklik Buğday Çeşitlerinin Yetiştirilmesi .... 19
4.2.Rekombinant Kendilenmiş Hat Popülasyonunda Tosunbey X Tahirova2000 Melezlemesi Sonucu Elde Edilen F3, F4 ve F5 Generasyonundaki Tohumlarının Yetiştirilmesi ... 23
4.3.148 X Nevzatbey Melezlemesinde Hızlı Islah Yöntemi ve Markör Destekli Seleksiyon Yöntemiyle BC1F1 ve BC2F1 Generasyonunun Yetiştirilmesi ... 27
5. TARTIŞMA VE SONUÇ ... 33
KAYNAKLAR ... 35
v
ŞEKİLLER DİZİNİ
Şekil Sayfa
Şekil 3-1 Bitki büyütme odasında kullanılan LED'lerin spektrum değerleri ... 12
Şekil 3-2 Bitki büyütme odası ... 13
Şekil 4-1 148 numaralı hattın üretimi (7x7 cm saksılarda) ... 21
Şekil 4-2 148 numaralı hattın üretimi (7x7 cm saksılarda) ... 22
Şekil4-3 148 numaralı hattın üretimi ve elde edilen başaklar (4 cm çapındaki viyol) ... 22
Şekil 4-4 F5 generasyonundaki tohumların çimlendirilmesi ... 25
Şekil 4-5 F5 generasyonundaki bitkiler ... 25
Şekil 4-6 F5 generasyonundaki bitkiler ... 26
Şekil4-7 BC1F1generasyonundaki tohumların SDS-PAGE jel görüntüsü ... 28
Şekil 4-8 BC2F1 generasyonundaki tohumların SDS-PAGE jel görüntüsü i ... 29
Şekil 4-9 BC3F1 generasyonundaki tohumların SDS-PAGE jel görüntüsü ... 29
Şekil 4-10 Melez tohumlar ... 30
Şekil4-11 Çimlendirilen yarım taneler ve bunların jiffy tabletlere transferi ... 30
Şekil 4-12 Melezleme için yetiştirilen bitkiler ... 31
Şekil4-13 Melezleme Yapılan Bitkiler ... 31
vi
ÇİZELGELER DİZİNİ
Çizelge Sayfa
Çizelge 3-1 LED lambaların farklı yükseklikteki lux ve µmol değerleri ... 12
Çizelge 4-1 Adana99 ve Tekin çeşitlerinin gelişim safhalarına ilişkin süreler (gün)... 20
Çizelge 4-2 148 numaralı hattın gelişim safhalarına ilişkin süreler (gün)... 21
vii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ Kısaltmalar Açıklama dk Dakika g Gram L Litre mg Miligram mL Mililitre µL Mikrolitre
YMA Yüksek Molekül Ağırlıklı
DMA Düşük Molekül Ağırlıklı
SDS Sodyum Dodesil Sülfat
SDS-PAGE Sodyum Dodesil Sülfat Poliakrilamid Jel Elektroforez
PCR Polimer Zincir Reaksiyon
nM Nanometre
1 1. GİRİŞ
İnsan hayatta kalabilmek ve günlük faaliyetlerini sağlıklı bir şekilde yürütebilmek için beslenmek zorundadır. Dünya nüfusununhızla artması ve yakın bir gelecekte 8 milyara ulaşması beklenmektedir. Nüfus artışı yanında iklim değişiklikleri dünyada gıda temininde sıkıntıların yaşanabileceğini işaret etmektedir ve birçok ülke 2050 yılında gıda sıkıntısı yaşamamak adına çalışmalar yürütmektedir. Bazı araştırmacılar, artan gıda ihtiyacının karşılanmasında tarımsal üretimin yetersiz kalabileceğini bildirmişlerdir (Ray ve ark., 2013). Dünya üzerinde her yıl yüzbinlerce insan açlıktan ölmekte ya da kronik açlıkla mücadele etmektedir. Başka bir ifadeyle, Dünya Tarım Örgütü 2014 raporlarında her dokuz kişiden birinin açlık sınırının altında olduğu ve yaklaşık 800 milyon kişinin de sürekli açlıkla karşı karşıya kaldığı belirtilmiştir. Dengeli beslenemeyen insan sayısı için bu rakamlar üç milyara ulaşmaktadır. Tüm bu sorunlar göz önüne alındığında, gıda temini konusunda bilim insanları bitkilere yönelmektedir. Bu çalışmalar içerisinde üzerinde en çok durulan Ar-Ge alanlarından biri de tohum ıslahıdır. Dünya üzerinde bulunan bitkilerin yaklaşık 5000 türü insan beslenmesinde gıda maddesi olarak kullanılabilmektedir. Bunlardan da 1500 kadarı üzerinde tarım faaliyetleri yapılabilmektedir (Wilkes, 1993).
İnsan beslenmesinde mısır, çeltik, buğday ve patates önemli yer tutmaktadır. Toplam nüfusun günlük enerji ihtiyacının %60’ını ve kişi bazında günlük enerji ihtiyacının %45’ini karşılayan tahıllarda endosperm kısmıkarbonhidrat, kabuk kısımları protein, mineral ve B vitamini bakımından zengindir. Embriyo besin içeriği bakımından endospermden daha zengin içeriğe sahiptir. Tahıl tanesinde genel olarak karbonhidratlar %69-75 arasında bir değerle en yüksek içeriğe sahip bileşenlerdir. Bununla beraber tahıl tanesi %10-14 oranında nem içerirken, protein oranı genetik yapı ve yetiştirme koşullarına göre değişmekle birlikte %8 ile 12 arasındadır. Tahıl tanesi ayrıca %1 ile 5 yağ, %1 ile 2 arasında mineral taşımaktadır (Liu, 2007). Dünya üzerinde toplam tahıl üretimi yılda yaklaşık 2 milyar ton civarındadır. Buğday ise tüketilen tahılların %40 kadarını oluşturmaktadır. Dünyada bir yılda yaklaşık olarak 765 milyon ton buğday tüketilmektedir.
2
İnsan beslenmesi ve tarımsal ekonomi dikkate alındığında aklailk gelen bitkilerden bir tanesi olan buğday, derin killi, tınlı-killi toprakları tercih eden, adaptasyon yeteneği çok geniş olan bir bitkidir. Gerek insan besini gerekse hayvan yemi olarak kullanılabilen buğday kolay depolanması ve birçok gıdanın üretiminde yer alması nedeniyle stratejik bir bitkidir. Önemli bir besin kaynağı olan buğday bitkisi botanik olarak Triticum
aestivumL.,Triticum durumL., Triticum compactumL.gibi sınıflara ayrılmaktadır. Her
bir sınıfa taşımış oldukları kalite özelliklerine göre farklı kullanım alanlarına sahiptir. Bununla birlikte dünyanın birçok yerinde buğday sınıflandırılması tane sertliği ve rengine göre yapılmaktadır. Sert, kırmızı veya beyaz buğdaylar genel olarak ekmeklik üretiminde kullanılırken, yumuşak kırmızı veya beyaz buğdaylar bisküvi ve kek gibi atıştırmalık üretiminde kullanılmaktadır. Sert durum buğdayları ise makarna ve bulgur üretiminde kullanılmaktadır. Bisküvi üretiminde kullanılan buğdaylara örnek olarak
Triticum compactumolarak verilebilir. Son yıllarda atıştırmalık sanayisinde yaşanan
gelişmeler ve tohumların biyolojik olarak zenginleştirilmesi konusunda yapılan çalışmalar nedeniyle buğday hammaddesinin kalite özelliklerinde çeşitlilik yaşanmaktadır.
Gıda ihtiyacının artması yanında son yıllarda ürün çeşitliliğine olan talebin artması da bitkisel üretimin miktar olarak artırılması yanında kalite özelliklerinin veya tohum içeriğinin zenginleştirilmesi çalışmalarını da artırmıştır. Yukarıda sözü geçen sebepler ve tercihlerden dolayı araştırma ve geliştirme çalışmalarında tahıllarda yapılan çalışmaların payı yüksektir ve birçok ülke tahıl ürünleri üzerinde yoğunlaşmaktadır. Tahıl ürünleri içerisinde de yetiştirmesi ekonomik ve kolay olması yanında geniş kullanım alanına sahip olan buğday üzerine yapılan çalışmalar ön sırada yer almaktadır. İnsanoğlu tarımla uğraşmaya başladığı gündengünümüze kadar seleksiyon yoluyla ıslah yapmaktadır. Günümüzde tohum ıslah çalışmalarında gerek fenotipik gerekse genotipik özelliklerin belirlenmesinde önemli gelişmeler yaşamaktadır. Veri üretiminin çok hızlandığı günümüzde hızlı bir gelişmede tohum ıslahında serada bitki yetiştirme ve generasyon geçirme konusunda yaşanmıştır. Bilindiği üzere melezleme sonrasında saf hatların belirlenmesi için geçirilen ve açılan generasyon diye isimlendirilen ıslah sürecinin kısaltılması için serada bitki yetiştirilmektedir.
3
2016 yılında NASA’nın uzayda buğday yetiştirme fikrinden yola çıkan Avusturalyalı bilim insanları Hızlı Islah ismini verdikleri yeni bir teknik üzerinde çalışmalara başlamışlardır. Bitkilerin uzatılmış aydınlık periyotlarda dahafazla fotosentez yapması, buna ek olarak düzenli bir bitki besleme programı uygulanması ve bitkilerin kontrol edilebilir stres şartlarında daha hızlı gelişmeleri sağlanarak normal şartlar altında yılda 1-2 ürün elde edilebilen buğday bitkisinden, yılda 5-6 nesil ürün elde edilebileceği sonucuna varılmıştır.
Dr. Lee Hickey’in geliştirdiği hızlı ıslah yöntemi,bilinen diğer uygulamalardan farklı olarak 3 ana unsur içermektedir. Birincisi ışıklandırma süresinin uzatılmasıdır. İkinci unsur tohum hasadının fizyolojik olumdan önce çiçeklenmeyi takip eden 15-20 gün arasında yapılmasıdır.Son unsur ise erken hasat edilen tohhumların dormansilerinin kırılması için 4°C’de 3-5 gün bekletilmesi ve daha sonra çimlenmelerinin sağlanmasıdır. Hızlı ıslah çalışmaları kullanılan yöntemler üzerinde yenilikçi düşünmenin ve alternatif üretmenin önemini gözler önüne sermektedir.
Çalışmamızın temel ögeleri olan ışıklı sürenin arttırılması, tohumların çiçeklenmeyi takip eden 15-20 gün sonunda erken hasat edilmesi ve dormansinin kırılma prosedürü sayesinde, bir nesil buğday yetiştirme süresini yaklaşık 60 güne indirebileceğimizi görüyoruz. Bir neslin yetiştirme süresinin yaklaşık 60 güne kadar indirilmesini sağlamak, ıslah çalışmalarında hem enerji, hem iş gücü hem de zaman konusunda büyük avantajlar sağlayacağı gibi, yeni çalışmaların geliştirilmesine de katkı sağlayacak bilimsel bir basamak olarak değerlendirilebilir.
4
2. KURAMSAL TEMELLER ve KAYNAK ARAŞTIRMASI
Buğday bitkisi dünyada bitkisel üretimi yapılan veıslah çalışmalarının yoğun olarak yürütüldüğü önemli bir kültür bitkisidir. Buğday tarımı yapılan en eski kültür bitkileri içerisinde yer almaktadır. Buğdayın ana vatanının ülkemizin de bir bölümünün içerisinde yer aldığı verimli hilal olarak adlandırılan Mezopotamya toprakları olduğu bilinmektedir. Bu topraklarda ve ülkemizde halen buğdayın yabani türlerine yoğun bir şekilde rastlanmaktadır.
Buğday kendine döllenen, tek çenekli bir bitkidir. Başka bir ifadeyle erkek ve dişi üreme organları aynı çiçeğin içerisinde yer alır. Buğday başakları, birkaç buğday çiçeği taşıyan ve kavuzların arasında yer alan başakçıklardan oluşur. Başak üzerinde farklı zamanlarda,senkronize bir şekilde açtıktan sonra olgunlaşan çiçekler ve anter keseleri, döllenmeyi sağlayarak yeni buğday tanesini meydana getirirler. Yukarıda ifade edilen zamana yayılan çiçeklenme tabiatı gibi birçok özellik buğdayın dengeleme yeteneğine katkı sağlamaktadır. Çevreye karşı kendini dengeleme yeteneği en yüksek bitkilerden biri olan buğdayda kardeşlenme özelliği, başak boyutunun değişmesi, başakta tane sayısının ve tane ağırlığının da iklim ve agronomik özelliklere göre yetiştirme periyodu boyunca yaşanabilecek stres veya olumlu şartlarda değişim gösterebilmesi buğdayın adaptasyon yeteneğini artıran özelliklerdir.
Ayrıca buğday çevreye adaptasyon bakımından büyüme tabiatı olarak temelde yazlık ve kışlık buğday olmak üzere ikiye ayrılır. Ancak yazlık ve kışlık buğdayların melezlenmesi ile de üçüncü bir grup olarak kabul edilen alternatif buğdaylar oluşmaktadır. Yazlık buğdaylar soğuklama ihtiyacı duymazken, kışlık buğdaylar çeşidin özelliğine göre bir ile altı hafta arasında vernalizasyona ihtiyaç duyarlar. Buğday aynı zamanda gün uzunluğuna hassasiyet bakımından da farklı tepkiler gösterecek genetik tabana sahiptir.
Ülkemizin beslenme alışkanlıkları ve yemek kültürü göz önüne alındığında buğdayın kullanıldığı ürünler ilk sıralarda yer almaktadır. Bu nedenle buğday araştırmaları da Ar-Ge kapsamında önemli bir yere sahiptir. Ülkemizde buğday ıslah çalışmalarının başlangıcı 1900’lü yılların ilk çeyreğine kadar uzanmaktadır. Buğday kendine döllenen bir bitki olduğu için, ıslah çalışmalarında introduksiyon, seleksiyon ve melezleme yöntemleri kullanılmaktadır. Son yıllarda büyük gelişim kaydedilen moleküler yöntemler ve fenotipleme çalışmaları da ıslah çalışmalarına büyük bir katkı sağlamıştır. Yeni geliştirilen yöntemler içerisinde hızlı ıslah yöntemi de bilim dünyasından büyük
5
bir ilgi görmüştür. Tez çalışmamızın konusunu da oluşturan hızlı ıslah yöntemi birçok ülke tarafından ıslah programlarında kullanılmaya başlanmıştır.
Hızlı ıslah (speed breeding) yöntemi olarak isimlendirilen yöntem Queensland Üniversitesi’nden Dr. Lee Hickey ve işbirliği yaptığı araştırmacılar tarafından geliştirilmiştir. NASA’nın uzayda bitki yetiştirme çalışmalarından esinlenerek geliştirilen yöntemin esası, temel olarak ışıklandırma süresinin uzatılması, tohumların tamamen olgunlaşmadan önce hasadı ve dormansinin kırılması için soğuk uygulamasına dayanmaktadır (Watson ve ark.,2018; Ghosh ve ark., 2018).
Hızlı ıslah yöntemini geliştiren Dr. Lee Hickey serada bitki ıslahı yapılan diğer çalışmalar tarafından da araştırma mantığı olarak benzer bazı uygulamaları geliştirmiştir. Geliştirdiği yöntem genel itibariyle üç konuda inovasyon içermektedir. Birincisi ışıklandırma süresini 22 saate çıkarmıştır. Bu süre birçok sera programında 16 saat olarak uygulanmaktaydı. İkinci yenilik tohum hasadının taneler halen yeşil iken çiçeklenmeden 15-20 gün sonra yapılmasıdır. Son olarak hasat edilen tohumlar inkübatörde kurutulup daha sonra 4 °C’de 3-5 gün tutularak dormansileri kırılmış ve çimlenmeleri sağlanmıştır. Görüleceği üzere hızlı ıslah yöntemini geliştiren araştırmacılar, diğer araştırmacılar tarafından öngörülemeyen ama mantık olarak basit bir alternatif üreterek önemli bir başarı elde etmişlerdir. Yöntem hızla yaygınlaşan bir şekilde dünyada ve ülkemizde kullanılmaya başlanmıştır.
Şüphesiz hızlı ıslah yönteminin en önemli avantajı gerek çeşit geliştirme gerekse bilimsel araştırmalara konu olacak materyal geliştirme konusunda zaman olarak sağlamış olduğu avantajdır. Watson ve ark. (2018) tarafından yapılan çalışmada normal sera şartlarında yılda 2-3 generasyon alınan yazlık buğday, makarnalık buğday, arpa, nohut ve bezelyede hızlı ıslah yöntemiyle yılda 6 generasyon, kanola bitkisinde ise yılda 4 generasyon ürün alınmıştır. Araştırmacılar çalışmada aynı zamanda enerji tasarrufu sağlayan LED lambaların etkinliğini de araştırmışlardır. Hızlı ıslah yönteminin yılda çok sayıda generasyon almanın yanında yüksek verimli genotipleme, genom editing ve genomik seleksiyon gibi modern bitki ıslahı teknikleriyle entegrasyon konusunda önemli bir potansiyel taşıdığı bildirilmiştir (Watson ve ark., 2018).
6
Yürütmüş olduğumuz tez çalışmasında da markör yardımcı seleksiyon yöntemi hızlı ıslah yönteminde kullanılmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir.
Hızlı ıslah yöntemini geliştiren araştırma grubu diğer bir araştırmalarında hızlı ıslah yöntemini farklı bitkiler için sera ve bitki büyütme kabini şartlarında denemişler ve ayrıntılı protokollerini yayınlamışlardır. Bu araştırmada hızlı ıslah yöntemi ekmeklik buğday, makarnalık buğday, arpa, yulaf, nohut, bezelye, yem bezelyesi, quinoa ve
Brachypodium distachyon türlerinde uygulanmıştır. Araştırmada hızlı ıslah yönteminde
uygulanabilecek esneklikler, birim alanda yetiştirilebilecek bitki sayısı denemeleri ve düşük masraflı bitki kabinlerinin kullanılabilirliği araştırılmıştır (Ghosh ve ark.,2018). Araştırma sonucunda hızlı ıslah yöntemine ilişkin ayrıntılar verilmekle birlikte küçük alanlarda çok sayıda bitki yetiştirilebileceği ve düşük masraflı küçük bitki büyütme kabinlerinde yöntemin uygulanabileceği ortaya konmuştur.
Alahmad ve ark.,(2018) hızlı ıslah yöntemini makarnalık buğdayda farklı kantitatif özelliklerin seçiminde kullanmışlardır. F2 generasyonundaki 1000 adet genotipte kök çürüklüğü, kahverengi pas, bitki boyu, seminal kök sayısı ve açısı bakımından seçim yapılmıştır. Seleksiyon indeksi uygulamasına göre seçilen bitkiler ile seçilmeyen bitkiler arasında bitki boyu hariç diğer dört özellik için popülasyon ortalaması başarılı bir şekilde agronomik olarak istenen yönde değişmiştir.
Dünyada buğday ıslah çalışmalarının en önemli örneklerinden birisi kıtlığın hat safhaya ulaştığı 1940 ve 1960 yılları arasında, ıslah çalışmalarının devrimi olarak kabul edilen ve birçok yeni çalışmaya öncülük eden bilim insanı Norman Ernest Borlaug’un çalışmalarıdır. O zamana kadar geliştirilen çeşitlerin uzun boylu olması, doğal etkilerle buğday bitkisinin yatmasına ve verimin düşmesine sebep oluyordu (Hedden ve ark., 2010). Buna çözüm olarak, Norman Borlaug ve Washington State Üniversitesi'nden Orville Arthur Vogel ikinci dünya savaşının devam ettiği yıllarda Japonya’dan getirilen Norin 10 bodur buğdayının, yüksek verim kapasitesine sahip uzun boylu Brevior ile melezlenmesi sonucunda yatma sorunu olmayan, önceki çeşitlerin yarı boyunda ve sağlam sap yapısına sahip olan bir varyete geliştirmiştir (Rajaram ve ark., 2002). Melez çalışmalarına yeni çeşidi elindeki hastalıklara dayanıklı çeşitlerle melezleyerek devam eden Borlaug, 1962 senesine gelindiğinde bodurluk genlerinin verimi de etkilediği sonucuna ulaşmıştır. Bu sayede hasat indeksi %50 üzerinde artış göstermiştir(Evans,
7
1998). Geliştirilen bu varyetelerin ekimleri Meksika’da başlatışmış ve kısa bir süre içerisinde bu çeşitlerin ekim oranı %90’lar sınırına ulaşmıştır. Öncesinde buğday kıtlığı çekmekte olan Meksika bu sayede 6 yıl gibi kısa bir sürede buğday ihracatçısı bir ülke durumuna gelmiştir. Aynı zamanda yarı bodur yeni varyeteler insanların kalori ihtiyaçlarının karşılanması oranını da %23 seviyesine çekmeyi başarmıştır. Bu sayede hem yeni ıslah çalışmalarının önü açılmış hem de Yeşil Devrim adı verilen bu dönem sayesinde üretim ve kalitenin onlarca kat artması sağlanmıştır.
Buğday bitkisi ülkemizde normal şartlar altında yılda bir ürün verebilmektedir. Bölgesel iklim değişikliklerine, arazi yapısına ve çeşidin genetik özelliklerine göre bu durum, yılda 2 ürün olabilmektedir. Yılda 1-2 nesil ürün verebilen buğdayda, gereken ışık süresini artırıp, ışık, gıda maddesi, toprak ve yoğunluk stresi ile bitkilerin normal süreçten daha hızlı büyümesisağlanabilir (Sysoeva ve ark., 2010). Bu yönteme Hızlı Yetiştiricilik, bu yöntem kullanılarak yapılan ıslah çalışmalarına ise Hızlı Islah denilmiştir (Watson ve ark., 2018).
Islah çalışmalarında amaç, kaliteli ürün elde etmek veya ürünün verimini artıracak genomik düzenlemeler yapabilmektir. Islah çalışmaları tek tohum soy yöntemi veya geriye melez yöntemiyle devam ettirilebilmektedir. Islahın temel hedefi, planlanan kaliteli veya yüksek verim potansiyeline sahip değerli tohuma en kısa zamanda ulaşmaktır (Chahalve Gosal, 2002). Yılda 1-2 nesil yetiştirme yapılabilen ıslah çalışmalarında, sonuca ulaşmak neredeyse 5-6 yıl sürerken, hızlı yetiştiricilik sayesinde, 60 günde ürün elde edebildiğimiz göz önüne alınarak, sonuca 1 yıl gibi kısa bir sürede ulaşılması mümkündür. Sürenin kısalması, ekonomik faydalar sağlayacağı gibi, kuraklık, hastalık ve buğday üretimini sekteye uğratacak, talebin karşılanmasına engel olacak durumlarla mücadeleyi de hızlandıracaktır. Şöyle ki, günümüzde bilim insanları, ekili alanlarda başlayan hastalık tehlikesini önceden tahmin edip, yayılma hızını ve yayılım göstereceği coğrafyayı hesap edebiliyorlar. Herhangi bir hastalık etmeninin yayılım göstermeye başlaması sonucu, tahmin edilen yayılım coğrafyasında bulunan araştırmacılar, hızlı ıslah protokollerini uygulayarak, tarım ekonomisi ve üretim miktarı etkilenmeden hastalığa dayanıklı türleri ıslah edip yetiştirebilirler. İster tek tohum soy yöntemi isterse geriye melez yöntemi olsun, ıslahçılar yapmış olduğumuz bu çalışmalar ışığında bir yıl gibi bir sürede normal koşullarda bir ürün elde edecekken, 6 nesil ürün
8
elde ederek, mücadeleyi hızlandırabilecekler hatta hastalığı o coğrafyada etkisiz hale getirebileceklerdir. Yukarıda bahsettiğimiz döngü, küresel ısınmanın etkilerinin her geçen gün biraz daha hissedildiği dünyamızda, kuraklıkla mücadele etmek amacıyla da kullanılabilecektir. Islah çalışmalarının amacı her ne olursa olsun, en önemli kazanç zaman kazancı olacaktır.
Lee Hickey ve arkadaşları tarafından kullanılmaya başlayan hızlı ıslah çalışmaları sayesinde, kurak bölgelerde kök adaptasyonu sorunu, pas hastalıklarına direnç, bazı önemli genetik özelliklerin ve kaliteli genlerin korunması, çoklu kantitatif özellikler ve en önemlisi olarak da modern ıslah çalışmalarına ışık tutacak çalışmalar yapılabilmiştir. Haritalama popülasyonlarının geliştirilmesi ve erken dönemde seçim için de kullanılabilen hızlı ıslah çalışmaları, gelecekte de ıslah çalışmalarına öncülük edecek, birçok hastalık ve gıda noksanlığı durumuna çözüm bulabilecek potansiyele sahiptir. Tez çalışması kapsamında ayrıca markör yardımcı geriye melez yöntemi ve hızlı ıslah yöntemi kullanılarak yeni hatlar geliştirilmiştir. Buğday kalitesi konusunda da önemli genotipik araştırmalar yapılmış ve etkin olarak kullanılan markörler geliştirilmiştir. Buğdayda glutenin proteinleri, yüksek (YMA) ve düşük molekül ağırlıklı (DMA) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır (Hsia ve Anderson, 2001). YMA glutenin alt üniteleri 1A, 1B ve 1D homolog kromozomların uzun kolu üzerindeki Glu-1 lokuslarında kodlanmaktadır ve sırasıyla Glu-A1, Glu-B1 ve Glu-D1 olarak adlandırılmıştır (Shewry ve ark., 1992). Buğday kalitesini etkileyen genotipik faktörler arasında yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glütenin alt üniteleri ve çavdar translokasyonu önemli bir yere sahiptir. YMA glutenin alt üniteleri buğdayın kalitesiyle yakından ilişkilidir ve araştırmacılar tarafından ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Bu polimerik yapıların tek başına buğdayın ekmeklik kalitesinde ortaya çıkan değişimin %47-60’inin kaynağı olduğu bildirilmiştir (Payne 1987; Rakszegi ve ark.,2005). Payne (1987) her bir alt ünite için SDS sedimantasyon hacmine göre belirlenmiş bir kalite skoru önermiştir. Buna göre, farklı lokuslarda yer alan 1, 17+18 ve 5+10 YMA glutenin alt ünite kombinasyonları protein kalitesi için en yüksek skora sahiptir. Glu-D1 lokusunda yer 2+12 allel çifti genellikle düşük kalite özellikleriyle ilişkili iken, 5+10 alleli üstün kalite özellikleriyle ilişkilidir. Araştırmada ayrıca haritalama popülasyonunun yetiştirilmesi de gerçekleştirilmiştir.Bu kapsamda Tosunbey x Tahirova2000 melezinin F2 generasyonuna ait bitkiler Karaman
9
lokasyonunda yetiştirilmiştir. Bu popülasyonda erkenci ve uzun boylu genotipler seçilmiş ve hızlı ıslah yöntemiyle homozigot hatlar elde edilmiştir. Tahirova2000 çeşidi çavdar translokasyonu taşıdığı için hatların bazıları da çavdar translokasyonu taşıyacaktır. Çavdar translokasyonları, buğdayın stres şartlarına uyum yeteneği, hastalıklara dayanıklılık, verim potansiyeli ve adaptasyon yeteneğini artırmak amacıyla kullanılmaktadır (Villareal ve ark.,1991; Moreno-Sevilla ve ark., 1992; Moreno-Sevilla ve ark., 1995; Kim ve Johnson 2004; Hoffman 2008; Ehdaie 2011). Literatürün büyük bir çoğunluğu çavdar translokasyonlarının agronomik performansını artırırken, buğday kalitesini olumsuz yönde etkilediğini ortaya koymuştur (Zeller ve Hsam, 1984; Dhaliwal ve MacRitche, 1990; Graybosch ve ark.,1990; Moiraghi ve ark., 2013). Çavdar translokasyonu taşıyan genotiplerde kalitenin düşük olması genellikle Glu-B3 lokusunda bulunan DMA glütenin alt ünitelerinin bulunmaması ve çavdardan transfer edilen secalin proteini nedeniyledir.
Hızlı ıslah yöntemi kullanılarak başarılı ve yöntemi geliştiren araştırmacıların sonuçlarını teyit eden sonuçlar elde edilmiştir. Hızlı ıslah yöntemi dünyada birçok ülkede kullanılmaya başlanmıştır. Ülkemizde de hızlı ıslah yönteminin ıslah programlarına önemli bir yenilik ve katkı sağlayacağı muhakkaktır.
10 3. MATERYAL VE METOT
3.1. Bitki Materyali ve Yetiştirme Koşulları 3.1.1. Bitki Materyali
Yaptığımız çalışma kapsamında materyal üç grup altında toplanmıştır. Bunlar; a)yazlık ve alternatif karakterdeki ekmeklik buğday çeşitlerinin yetiştirilmesib)rekombinant kendilenmiş hat popülasyonunda Tosunbey x Tahirova2000 melezlemesi sonucu elde edilen F3, F4 ve F5 generasyonundaki tohumlarının yetiştirilmesi ve c) 148 x Nezvatbey melezlemesinde hızlı ıslah ve markör destekli seleksiyon yöntemiyle BC1F1 ve BC2F1 generasyonunun yetiştirilmesidir.
Yazlık ve alternatif çeşitler için seçilen Adana99, Tekin çeşitleri ve 148 numaralı hat, çalışmanın temelini oluşturan uzatılmış ışık periyodları altında, farklı zamanlarda farklı büyüklükteki saksı, viyol ve tabletlere ekilmiş ve gelişme safhaları kayıt altına alınmıştır.
Adana99 ve Tekin çeşitleri birer generasyon yetiştirilmiş, yetiştirilen generasyona hızlı ıslah prosedürü uygulanmış (Watson ve ark., 2018) ve çimlenme testleri yapılmıştır.
148 numaralı hat ise, SDS-PAGE yöntemiyle Yüksek ve Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin Alt Üniteleri belirlendikten sonra önce 7x7 cm çapında, 8 cm yüksekliğe sahip saksılarda yetiştirilmiş, yetiştirilen elit tohumlar yine hızlı yetiştiricilik prosedürüne sadık kalınarak hasat edilmiş ve 500 adet olmak üzere çimlendirilip ikinci neslin ekimi 4x4 cm göz çapı olan viyollere yapılmıştır.
Rekombinant kendilenmiş hat popülasyonu için, hızlı ıslah çalışmalarına başlamadan önce elde ettiğimiz Tosunbey x Tahirova2000 melezinin F2 generasyonu seçilmiştir. Ekilen F2 generasyonundan elde edilen tohumlar, bundan sonraki her generasyon başlangıcında Dr. Lee Hickey ve ekibi tarafından geliştirilen hızlı ıslah prosedürüne uyularak, tohum dormansisinin kırılması için 4°C’de su emdirilerek bekletilmiş, oda sıcaklığında çimlenmesi gerçekleştikten sonra vernalizasyon ihtiyaçları giderilerek, F5 generasyonuna kadar yetiştirilmiştir. 148 x Nevzatbey melezinde ise, elimizde bulunan
11
F1 melezleri ve Nevzatbey bitkileri çiçeklenme zamanları birbirini yakalayacak şekilde çimlendirilmiş, ekimleri ve melez işlemleri yapılmıştır. BC1F1 ve BC2F1 tohumlarında SDS-PAGE yöntemiyle Yüksek ve Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin Alt Üniteleri belirlenmiş, istenilen geni taşıyan bitkilere melez işlemleri yapılmıştır.
3.1.2. Yetiştirme Koşulları
Çalışmalarımızda kullanmış olduğumuz bitki büyütme odasına, 90x180 cm ölçülerinde altı adet masa yerleştirilmiştir. Her bir masada 160 w gücünde iki adet LED lamba yer almıştır. LED lambalar 660 nm dalga boyunda pik değere sahip spektruma sahiptir (Şekil 3-1). Lambalar, masa zeminine 100 cm yükseklikte yerleştirilmiştir. Yüksek spektruma sahip LED lambalarının belirli saatlerde kapatılacağı göz önüne alınarak, 120 watt değerinde iki adet beyaz aydınlatma LED lambaları da odanın tavanına sabitlenmiştir. Bitki büyütme odasına sıcaklığı sabit değerlerde tutabilmek için bir adet klima, nem miktarını ayarlayabilmek için bir adet nem alma cihazı yerleştirilmiştir. Bitki büyütme odasında hava giriş çıkışını sağlamak adına iki adet pencere bulunmaktadır. Gün ışığının içeriye girişini ve LED lambaların ışığının bitki büyütme odasının dışına kaçmasını engellemek adına, LED lambaların çalışma saatleri ile koordinasyon içerisinde çalışan bir adet siyah renkli otomatik perde pencerelerin önüne sabitlenmiştir.
Bitki büyümesi için kullanılan 660 nm dalga boyunaki mor LED lambaların, farklı yüksekliklerdeki sağladığı Lux değeri ölçülmüş, üretici firmanın verdiği katsayı ile çarpılarak PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) değeri µmol/m2
/s olarak belirlenmiştir (Çizelge3-1). PPFD değeri metrekareye saniyede düşen foton miktarını göstermektedir. Buğday bitkileri büyüyüp ışığa yaklaştıkça daha yüksek değerlerde foton almaktadır.
Hızlı yetiştiriciliğin prensiplerini yeniden hatırlayacak olursak, uzatılmış ışık periyodları, birim alana düşen bitki sayısı ve toprak stresi, sıcaklık değerlerinin ayarlanması, besin ve su ihtiyacının gerektiği değerde karşılanması idi.
12 LED’ten uzaklık (cm) Lux değeri PPFD
µmol/m2/s 100 5000 235 90 5700 268 80 6400 301 70 7300 343 60 8300 390 50 9800 461 40 11800 555 30 14500 682
Çizelge3-1: LED lambaların farklı yükseklikteki lux ve µmol değerleri
24 saatlik zaman diliminde, bitkinin fotosentez yapmasını sağlayan ışıklı sürenin uzatılması, böylece bitki gelişiminin hızlanmasını sağlamak için, bitki büyüme odasında ışıklı geçen süreyi 21 saat olarak ayarladık. LED lambalarımız, gece saat 01:00’da yanmayı başlayıp, saat 10:00’da kurmuş olduğumuz otomasyon sistemi sayesinde sönmektedir. LED lambalar söndüğü zaman, pencere önüne yerleştirdiğimiz perde otomatik olarak açılmakta, bitki aydınlık evreyi güneş ışığını alarak geçirmeye devam etmektedir. Saat 13:00’da perde yine otomatik olarak kapanmakta, LED lambalar ise yeniden yanmaya başlamaktadır. LED lambalara uzun süre maruz kalındığı takdirde göz sağlığının olumsuz etkilenme riskinden dolayı, melezleme, havalandırma, sulama ve gübreleme yapılacak olan çalışma saatlerini LED lambaların yanmadığı 3 saat olarak Şekil 3-1: Bitki büyütme odasında kullanılan LED'lerin spektrum değerleri
13
belirledik. 13:00’da yeniden yanan lambalar saat 22:00’da sönerken, bitki büyütme odası ve buğday bitkileri 22:00 ile 01:00 saatleri arasında karanlıkta kalmaktadır. Böylece bitki ihtiyaç duyduğu karanlık evreyi geçirmektedir. Toplamda 21 saat aydınlık, 3 saat karanlık evre geçiren, 21 saat aydınlık evrede 18 saat yüksek enerji kaynağı olarak LED lambaları, 3 saat ise güneş ışığını kullanan bitkilerin fotosentez hızları ve zamanları artmaktadır. Bu da hızlı ıslah çalışmasının kaynağını oluşturmaktadır.
Bitki büyütme odasında, sıcaklık rejimi, ışıklı evrede 25°C, karanlık evrede ise 18°C olarak belirlenmiştir. Ayrıca kısmi nem de yaz aylarında %50-60, kış aylarında ise %60-70 arasında ölçülmüştür.
3.2.Metot
3.1.1. Bitki büyütme odasının tesisi
Bitki büyütme odası olarak Mühendislik Fakültesi’nde güney yönüne bakan bir koridor kullanılmıştır. Koridor alüminyum kapılarla kapatılmış ve içerisine 90x180 cm boyutunda altı adet masa yerleştirilmiştir. Her bir masada 160 w gücünde Planktekno şirketi tarafından üretilen iki adet G2 LED lamba yer almıştır. Lambalara ilişkin spektrum değerleri Şekil 3-2’de verilmiştir. LED lambalar 660 nm dalga boyunda pik değere sahip spektruma sahiptir. Lambalar, masa zeminine 100 cm yükseklikte Şekil 3-1: Bitki büyütme odası
14
yerleştirilmiştir. Farklı yüksekliklerdeki sağlanan ışığın Lux değerleri Trotec BF06 Luxmeter ile ölçülmüş ve LED üreticisi firma tarafından verilen katsayı ile çarpılarak PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) değeri µmol/m2/s olarak belirlenmiştir (Çizelge3-1). PPFD değeri metrekareye saniyede düşen foton miktarını göstermektedir. Buğday bitkileri büyüyüp ışığa yaklaştıkça daha yüksek değerlerde foton almaktadır.Genlerin fonksiyonel ekpresyonunu desteklemek için 24 saatlik dilim içerisinde karanlık safhalara yer verilmiştir (Deng ve ark., 2015).
3.1.2. Haritalama popülasyonunun yetiştirilmesi
Tez çalışmamızın önemli iş paketlerinden birisi de rekombinant kendilenmiş hat haritalama popülasyonunun geliştirilmesidir. Tez çalışmalarımız başlamadan önce F2 generasyonu araziye ekilen Tosunbey x Tahirova2000 melezinin yaklaşık 10.000 tohumun içerisinden 1000 adet başak uzun boylu ve erkenci olmaları tercih edilerek tarla şartlarında seçilmiş ve bu başaklardan elde edilen tohumlar tez çalışmaları kapsamında hızlı ıslah yöntemi kullanılarak rekombinant kendilenmiş hat popülasyonunun geliştirilmesinde kullanılmıştır.
Rekombinant kendilenmiş hat popülasyonundaki bitkiler yaklaşık olarak 30 gün süreyle 4 °C’de buzdolabında petri kaplarında vernalize edilmiştir. Bitkiler, göz yüksekliği 5 cm, göz çapı 3.5 x 3.5 cm olan viyoller ile göz yüksekliği 6.5 cm, göz çapı 4 x 4 cm olan viyollere ekilmiştir. Daha sonraki generasyonlarda 4 x 4 cm göz çapına sahip viyoller kullanılmıştır. Toprak kaynağı olarak Klasmann TS1 ithal torf kullanılmıştır. Vernalize edilen tohumlar her viyol gözüne bir bitki gelecek şekilde elle ekilmiştir. Bitkiler sapa kalkma döneminden itibaren makro ve mikrobesin elementi içeren kombi ve suda kolay çözünen gübrelerle gübrelenmiştir. Torfun besin elementi içermesi nedeniyle bitki gelişiminin ilk dönemlerinde gübreleme yapılmamıştır. Ayrıca her hafta yapraktan spreyleme yöntemiyle %1’lik kalsiyum nitrat uygulaması yapılmıştır. Bitkilerin gelişme dönemine ilişkin olarak birinci yaprak çıkışı, üçüncü yaprak çıkışı, gebecik (booting), başaklanma, çiçeklenme (anthesis) ve hasat süresi verileri saptanmıştır. Populasyonun geliştirilmesinde tek tohum soy yöntemi kullanılmıştır (Brim, 1966).
15
Bitkilerin hasadı çiçeklenmeden yaklaşık olarak 20 gün sonra yapılmış ve bir hafta süreyle inkübatörde kurutulmuştur. Kurutulan tohumlar petri kaplarında ıslatılarak 4°C’de 5 gün süreyle tutulmuş ve daha sonra 20°C’de bitki büyütme kabinlerinde çimlendirilmiştir. Çimlenen tohumlar için vernalizasyon süreci tekrar başlatılmıştır.
3.1.3. Geriye melez programı ve moleküler analizler
BC1F1 ve BC2F1 generasyonları hızlı ıslah yöntemiyle yetiştirilmiştir. Ebeveyn ve melez genotipler 30 süreyle vernalize edilmiştir. Çimlenen tohumlar jiffy tabletlere transfer edilmiş ve ışıklı büyütme kabininde vernalizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Vernalizasyon işlemi tamamlanan genotipler dört farklı ekim zamanında hızlı ıslah bitki büyütme odasında saksılara transfer edilmiştir. Saksı olarak Akyüz marka 6 ve 7 numaralı 2,5-3,5 litre hacmindeki saksılar kullanılmıştır. Geriye melez programında özellikle melez bitkilerin her biri farklı vernalizasyon geni ve fotoperiyot geni kombinasyonuna sahip olduğu için farklı gelişme sergilemiş ve bu bitkiler için popülasyon çalışmasında olduğu gibi gelişme dönemlerine ilişkin veriler toplanmamıştır. Generasyon süresi olarak ilk melezin yapıldığı bitkinin gelişme süresi dikkate alınmıştır. Torf kaynağı, gübreleme programı ve diğer işlemler haritalama popülasyonundaki işlemlerle benzer şekilde yapılmıştır.Elde edilen melez tohumlar SDS-PAGE ve PCR yöntemleriyle taranmış ve GluB3 allelinde 17+18 ve 7+9 alt ünitelerini birlikte taşıyan heterozigot tohumlar bir sonraki generasyonda ebeveyn olarak kullanılmıştır.
3.1.4. Yazlık çeşitlerin yetiştirilmesi
Bitki büyütme odası tesis edildiğinde bir süre bitki yetiştirilmemiş ve sıcaklık optimizasyonu ve karşılaşılabilecek problemleri görmek için odanın çalışması takip edilmiştir. İlk olarak Tekin ve Adana99 yazlık çeşitlerinde hızlı ıslah yöntemi denenmiştir. Her iki çeşit de önce 20 °C’de bitki büyütme kabininde çimlendirilmiş ve sonra toprağa ekimi gerçekleştirilmiştir. Ekimler üç farklı ortama yapılmıştır. Bunlar; 4 cm çapında jiffy tablet, yüksekliği 5 cm ve göz çapı 3,5 x 3,5 cm olan viyol ve yüksekliği 6,5 cm ve göz çapı 4 x 4 cm olan viyollerdir. Tekin çeşidinden 100 adet bitki Adana99 çeşidinden 126 adet bitki yetiştirilmiştir.
16
Hasattan sonra bitkiler 7 gün süreyle inkübatörde kurutulmuş ve daha sonra dormansinin kırılması için hızlı ıslah prosedürü uygulanmıştır. Her iki çeşitten de 100’er adet olmak üzere 3 set tohum çimlenme denemesine alınmıştır. Bakım ve gübreleme işlemleri haritalama popülasyonu bölümünde belirtildiği şekilde yapılmıştır.
3.1.5. Moleküler analizler
SDS-PAGE Glutenin Örnek Hazırlama protokolü
Buğday genotiplerinin YMA glutenin alt üniteleri, Masci ve ark.,(2000) ve Gianibelli ve ark., (2002) tarafından tanımlanan ve Koyuncu (2009) tarafından modifiye edilerek detaylı protokolü aşağıda verilen Sodyum Dodesil Sülfat Poliakrilamid Jel Elektroforez (SDS-PAGE) yöntemi takip edilerek belirlenmiştir.
a) Buğday tanesinin ezilmesi ve gluteninler dışındaki proteinlerin uzaklaştırılması
1- Buğday tanesi külah yapılmış tartım kağıdı içine konularak steril havan içinde ezilir. 2- Öğütülen tohum 1,5’luk ependorf tüpün içerisine konulur ve üzerine 1 mL %50’lik
1-Propanol eklenir.
3- 5 dk vorteks yapılarak 65˚C’de 20 dk ekstraksiyona bırakılır.
4- Ekstraksiyonu takiben 10000* g’de 5 dk santrifüjlendikten sonra süpernatant sızdırılarak uzaklaştırılır.
5- Tekrar pelete 1 mL %50’lik 1-Propanol çözeltisi ilave edilerek 5 dk vortekslenir ve 65˚C’de 20 dk ekstraksiyona bırakılır.
6- Ekstraksiyondan sonra 10000* g’de 5 dk santrifüjlenir ve süpernatant atılır.
7- Pelete 1 mL %50’lik 1-Propanol çözeltisi ilave edilerek 5 dk vortekslenir ve 65˚C’de 20 dk ekstraksiyona bırakılır.
8- Ekstraksiyondan sonra 10000* g’de 5 dk santrifüjlenir ve süpernatant atılır.
9- Kullanılan tüp peçete üzerine ters çevrilerek bırakılır ve kalan sıvının uzaklaşması için 10 dk beklenir.
b) Glutenin proteinlerin ekstraksiyonu, indirgenmesi (-S-S- bağlarının kırılması) ve alkilasyonu (Proteinlerin re-oksidasyonunu engellemek, bantların sıkılaştırmak için)
17
1- Gluteninler dışındaki proteinleri uzaklaştırılan peletin üzerine 100 µL DT çözeltisi (50 mg DT tartılır ve üzerine 5 mL (50 mL 1-Propanol, 8 mL 1 M Tris-HCl (pH: 8.0), 42 mL dH2O) çözeltisi ilave edilir.
2- Çok iyi vortekslenerek pelet dağıtılır. 30 dk 65˚C’de bekletilir (indirgeme). 3- Daha sonra ürün 10000*g’de 5 dk santrifüjlenir.
4- Üzerine 100 µL VP çözeltisi (75 µL 4-vinilpridin (%96) alınır ve üzerine 5 mL (50 mL 1-Propanol, 8 mL 1 M Tris-HCl (pH: 8.0), 42 mL dH2O) çözeltisi ilave edilir.65˚C’de 15 dk bekletilir (Alkilasyon).
5- Ürün 10000*g’de 2 dk santrifüjlenir.
6- Süpernatanttan 100 µL alınır ve 100 µL (5 mL 10 SDS, 2 mL 1 MTris-HCl (pH:8.0), 10 g Gliserol, 5 mg Bromfenol mavisi = 25 mL hacime tamamlanır) çözeltisi ile karıştırılır.
7- Karışım 65˚C’de 15 dk ekstrakte edilir ve vortekslenir.
8- 10000*g’de 2 dk santrifüjlenerek elektroforez sistemine yüklemeye hazır hale getirilmiş olur.
SDS-PAGE Jel Hazırlama Protokolü
1,5’luk spacer kullanıma göre; %12’lik Alt jel hazırlama
1. 45 ml alt jel solüsyonu (%12 olacak şekilde 6 gr Akrilamid, %2’lik olacak şekilde 3,3 ml Bisakrilamid, 35,7 ml seperating buffer (pH:8.8))
2. 500 µl %10 SDS (Sodyum Dodesil Sülfat) 3. 120 µl % APS (Amonyum persülfat)
4. 51 µl TEMED (N,N,N’,N’-Tetramethyl-ethylenediamine)
1,5’luk spacer kullanıma göre; Üst jel hazırlama
1. 5 ml üst jel solüsyonu (0,365 gr Akrilamid, %2’lik olacak şekilde 0,5 ml bisakrilamid, 4,1 ml stacking buffer (pH:6.8))
2. 100 µl %10 SDS (Sodyum Dodesil Sülfat) 3. 75 µl %10 APS (Amonyum persülfat)
18
4. 15 µl TEMED (N,N,N’,N’-Tetramethyl-ethylenediamine) - Protokole göre yürütme akımı 30 mA olarak belirlenmiştir.
19 4. BULGULAR
Hızlı Islah yöntemi ile buğdayda haritalama popülasyonu ve geriye melez döllerin yetiştirilmesi için seçilen çalışmalar a) yazlık ve alternatif karakterdeki ekmeklik buğday çeşitlerinin yetiştirilmesi, b) rekombinant kendilenmiş hat popülasyonunda Tosunbey x Tahirova2000 melezlemesi sonucu elde edilen F3, F4 ve F5 generasyonundaki tohumlarının yetiştirilmesi ve c) 148 x Nezvatbey melezlemesinde hızlı ıslah yöntemi ve markör destekli seleksiyon yöntemiyle BC1F1 ve BC2F1 generasyonunun yetiştirilmesi şeklindedir.
4.1. Yazlık ve Alternatif Karakterdeki Ekmeklik Buğday Çeşitlerinin Yetiştirilmesi
Yazlık ve alternatif karakterdeki ekmeklik buğdayların yetiştirilmesi için Adana99, Tekin çeşitleri ve 148 numaralı hat kullanılmıştır. Yazlık çeşitlerden Adana99 ve Tekin çeşitleri, 20°C bitki büyütme kabininde çimlendirilmiş ve ardından toprakla buluşturulmuştur. Ekimler üç farklı ortama yapılmıştır. Bunlar; 4 cm çapında jiffy tablet, yüksekliği 5 cm ve göz çapı 3,5 x 3,5 cm olan viyol ve yüksekliği 6,5 cm ve göz çapı 4 x 4 cm olan viyollerdir. Tekin çeşidinden 100 adet bitki, Adana99 çeşidinden 126 adet bitki yetiştirilmiştir. Çeşitlerin hasadı bitkilerin ekim tarihinden 60 ve 61 gün sonra gerçekleştirilmiştir (Çizelge4-1). Hasattan sonra bitkiler 7 gün süreyle inkübatörde kurutulmuş,daha sonra dormansinin kırılması için hızlı ıslah prosedürü uygulanmıştır. Her iki çeşitten de 100’er adet ve 3 tekerrür olmak üzere toplam 600 adet tohuma çimlenme testi uygulanmıştır. Tekin çeşidinde çimlenme oranları %96, %88 ve %84 olarak gerçekleşirken, Adana99 çeşidinde çimlenme oranları sırasıyla %99, %99 ve %100 olarak gerçekleşmiştir. Çimlenme oranlarında farklılık Tekin çeşidinin dormansi özelliğinden veya çimlenme testine için seçilen tohumların başakçıktakiyerinden kaynaklanabilir.
20
Gelişme safhası Çeşitler
Tekin Adana99
Vernalizasyon Yok Yok
Ekim tarihi 02.11.2017 15.01.2018 1’inci yaprağın çıkışı 3 3 3’üncü yaprağın çıkışı 8 9 Gebecik (Booting) 34 32 Başaklanma süresi 39 38 Çiçeklenme 42 42 Hasat tarihi 61 60
Çizelge 4-1: Adana99 ve Tekin çeşitlerinin gelişim safhalarına ilişkin süreler (gün)
148 nolu ekmeklik buğday hattı için, öncelikle hatta ait 60 adet tohumda SDS-PAGE yöntemiyle Yüksek ve Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin Alt Üniteleri belirlenmiştir. Aynı hat desenine sahip olduğu belirlenen 60 adet tohum, 15 gün olan vernalizasyon ihtiyacı, 4°C’de bulunan dolapta giderilmiş ve 7 x 7 cm çapında, 8 cm yüksekliğinde saksılara ekilmiştir. Yetiştirilen bitkiler ekim tarihinden 60 gün sonra hasat edilmiş ve 5 gün inkübatörde kurutulmuştur (Çizelge4-2). İkinci generasyon tohumlardan 500 adedi 4°C’de 4 gün süreyle filtre kağıtlarında su emdirilmiş ve daha sonra 20°C’de iki gün çimlenmeye bırakılmıştır. Çimlenen tohumlar vernalizasyon zamanlarını tamamladıktan sonra 6,5 cm yüksekliğinde ve göz çapı 4 x 4 cm olan viyollere ekilerek ikinci generasyonun yetiştirilmesine başlanmıştır. Bu bitkilerin hızlı ıslah yöntemine göre hasadı ekimden 59 gün sonra yapılmıştır (Çizelge4-2). Yedi cm çapındaki saksılarda üretilen 148 numaralı hatta ait bitkiler kardeşlenmiş ve başakları 7-8 cm civarında ölçülmüştür. Dört cm viyollerde yetiştirilenler ise kardeşlenmemiş ve başakları 3-4 cm civarında kaldığı gözlemlenmiştir (Şekil 4-3).
21
Gelişme safhası Çeşitler
Generasyon 1 Generasyon 2 Vernalizasyon 15 16 Ekim tarihi 16.11.2017 13.02.2018 1’inci yaprağın çıkışı 3 3 3’üncü yaprağın çıkışı 8 6 Gebecik (Booting) 32 29 Başaklanma süresi 37 35 Çiçeklenme 40 39 Hasat tarihi 60 59
Çizelge4-2: 148 numaralı hattın gelişim safhalarına ilişkin süreler (gün)
22 Şekil 4-2: 148 numaralı hattın üretimi (7x7 cm saksılarda)
23
4.2. Rekombinant Kendilenmiş Hat Popülasyonunda Tosunbey X Tahirova2000 Melezlemesi Sonucu Elde Edilen F3, F4 ve F5 Generasyonundaki
Tohumlarının Yetiştirilmesi
Rekombinant kendilenmiş hat üretimi için kullanılmak üzere, daha önceden F2 generasyonu araziye ekilmiş olan Tosunbey x Tahirova2000 melezinin yaklaşık 10.000 tohumu içerisinden, uzun boylu ve erkenci olanlar tercih edilerek 1000 adet tohum seçilmiştir. Seçilen Tosunbey x Tahirova2000 melezinin F3 tohumlarının ekimi yapıldıktan sonra hızlı yetiştiricilik protokolü ile F4 ve F5 generasyonundaki tohumlar yetiştirilmiştir.
Rekombinant kendilenmiş hat popülasyonundaki Tosunbey x Tahirova2000 melezinin F3 generasyonundaki tohumlar yaklaşık olarak 30 gün süreyle 4°C’de sabit tutulan buzdolabında vernalizyona bırakılmıştır. F3 generasyonunda 868 adet tohum göz yüksekliği 5 cm, göz çapı 3,5 x 3,5 cm olan viyollere ve göz yüksekliği 6,5 cm, göz çapı 4 x 4 cm olan viyollere ekilmiştir. F3 generasyonu ekim tarihinden 56 gün sonra hasat edilerek F4 generasyonu elde edilmiştir (Çizelge 4-3). Rekombinant kendilenmiş hat popülasyonunun yetiştirilmesinde vernalizasyon ihtiyacı olan kışlık buğdaylarla çalışma yapıldığı için toplam yetiştirme süresine 30 gün vernalizasyon süresi ilave edilmelidir.
F4 generasyonunda 784 adet tohum bu kez tek tip, göz yüksekliği 6,5 cm, göz çapı 4 x 4 cm olan viyollere ekilmiştir. Bu generasyonda da bitkiler ekimden 57 gün sonra hasat edilmiştir (Çizelge 4-3). Bu generasyonda genotiplerin başaklanma ve olgunlaşma tarihleri arasında, homozigotluğun artması nedeniyle farklılıklar gözlenmeye başlamıştır. Bu generasyonda geç başaklanan ve geç olgunlaşan hatların hasadı 69. günde yapılmıştır. Hasat zamanında oldukça yeşil olan başaklardan elde edilen tohumların cılız oldukları gözlemlenmiş fakat çimlenmesinde herhangi bir sorun yaşanmamıştır (Şekil 4-4). F2 generasyonundan itibaren erkenci bireyleri seçmeye çalışmamız ve erkenci bireylerde devam etme amacımızdan dolayı geç başaklanan hatların çimlenmeme yoluyla kaybedilmesi riski önemsenmemiştir.
24
Çizelge 4-3: Haritalama popülasyonlarının gelişim safhalarına ilişkin süreler (gün)
F5 generasyonunda 730 adet tohum göz yüksekliği 6,5 cm ve göz çapı 4 x 4 cm olan viyollere ekilmiştir. Bir önceki generasyonda olduğu gibi bu generasyonda da homozigotluk oranının daha da artması artması nedeniyle, başaklanma ve olgunlaşma süreleri arasındaki fark da benzer oranda artış göstermiştir (Çizelge 4-3). Hedef bitkiler olan erkenci karakterdeki bitkiler ekimden 53 gün sonra hasada uygun hale gelirken,aynı süreçte henüz başaklanan veya vernalize olmadığı için başaklanmayan genotiplerin de mevcut olduğu belirlenmiştir. Homozigotluk oranı ile beraber vernalizasyon ihtiyaç süresi de değişim göstermiş olabilir.
Gelişme safhası Generasyon
F3 F4 F5
Vernalizasyon 33 33 29
Ekim tarihi 02.12.2017 15.03.2018 27.06.2018
1’inci yaprağın çıkışı Var Var Var
3’üncü yaprağın çıkışı 6 5 7
Gebecik (Booting) 26 28 27
Başaklanma süresi 31 32 32
Çiçeklenme 35 36 36
25 Şekil 4-4: F5 generasyonundaki tohumların çimlendirilmesi
26 Şekil 4-2: F5 generasyonundaki bitkiler
27
4.3. 148 X Nevzatbey Melezlemesinde Hızlı Islah Yöntemi ve Markör Destekli Seleksiyon Yöntemiyle BC1F1ve BC2F1 Generasyonunun Yetiştirilmesi
Hızlı ıslah bitki büyütme odasının optimizasyon işlemleri gerçekleştirilmeden önce yapılmış olan melezleme çalışmaları sayesinde elimizde bulunan 148 X Nevzatbey F1 melezi ile melezleme çalışmalarında baba olarak kullanılacak Nevzatbey çeşidi, vernalize olma zamanları göz önünde bulundurularak sırasıyla Nevzatbey, 148 x Nevzatbey F1, olacak şekilde 15 gün arayla çimlendirilmiştir. Çimlenen melezler ve baba bitki çimlenmeyi takip eden hafta içerisinde jiffy tabletlere taşınmış, ışıklı bitki büyütme kabininde vernalizasyona bırakılmıştır. Vernalizasyon süreleri tamamlanan genotipler, her bir melez bireyin farklı vernalizasyon ve fotoperiyot geni kombinasyonuna sahip olduğu ve farklı büyüme gösterebilecekleri göz önüne alınarak, 4 farklı ekim tarihinde, birer hafta arayla hızlı ıslah bitki büyütme odasında saksılara transfer edilmiştir. BC1F1 generasyonunda melezleme yapılan tohumların generasyon süresi baba olarak kullanılacak Nevzatbey çeşitlerinin geç başaklanması nedeniyle 75 günde tamamlanmıştır. BC1F1 generasyonunda elde edilen melez bireyler, SDS PAGE ve PCR yöntemleri kullanılarak moleküler taramadan geçirilmiş veGluB3 allelinde 17+18 ve 7+9 alt ünitelerini birlikte taşıyan tohumlar bir sonraki generasyonda ebeveyn olarak kullanılmıştır (Şekil 4-7). Yeni generasyonda alınan tohumlar, inkübatörde yedi gün süreyle kurutulmuş, dört gün süreyle içinde su emdirilmiş filtre kağıdı bulunan petri kaplarında 4°C’de bekletilmiş ve su çekmesi sağlanmış, daha sonra iki gün süreyle de 20°C’de çimlenmeye bırakılmıştır. Çimlenen yeni generasyon tohumlar yukarıdaki sıra ve şekilde yeniden vernalize edildikten sonra ekimleri yapılmıştır. Melezleme işlemleri sonucunda homozigotluk oranı arttığı için BC2F1 generasyonu 64 günde elde edilmiştir. Bunun sebebi yeni melez bireylerle, baba olarak kullanılan Nevzatbey çeşidinin geriye melez çalışmaları sonucunda genetik olarak birbirlerine yaklaşmaları olarak gösterilebilir. BC2F1 generasyonu da SDS-PAGE ve PCR yöntemleri ile taranarak
GluB3 allelinde 17+18 ve 7+9 alt ünitelerini birlikte taşıyan tohumlar moleküler olarak
saptanmıştır ve bir sonraki generasyonda ebeveyn olarak kullanılmıştır (Şekil 4-8). Her bir generasyonda bir sonraki generasyon için kullanılmak üzere yüz adedin üzerinde tohuma moleküler taramalar yapılmıştır.
28
Vernalizasyon ihtiyacı bulunan kışlık buğdaylarda, vernalizasyon işleminin sağlıklı bir şekilde gerçekleştirilmesi çok önemlidir. Hem homozigot çeşitlerin hem melezlerin farklı gen kombinasyonları ile kontrol edilen vernalizasyon isteği, her bir tohumda farklılık gösterebilmektedir. Bu yüzden vernalizasyon ihtiyaçları dikkatle takip edilmeli ve sonraki generasyon için not edilmelidir. Yeterince vernalize olmayan bitkiler ya geç başaklanacaklar ya da hiç başaklanma göstermeyeceklerdir. Tüm bunların sonucunda hızlı ıslah yönteminin kışlık buğdaydaki en önemli safhası ve geliştirilme potansiyeli bulunan süreci vernalizasyon işlemidir.
29
Şekil 4-4: BC2F1generasyonundaki tohumların SDS-PAGE jel görüntüsü
30 Şekil 4-10: Melez tohumlar
31 Şekil 4-12: Melezleme için yetiştirilen bitkiler
32 Şekil 4-14: Dünyada Hızlı Islah
33 5. TARTIŞMA VE SONUÇ
Buğdayda yetiştirme ve ıslah çalışmaları sürelerinin kısaltılmasını hedefleyen ve hızlı ıslah protokolünü uygulamayı hedeflediğimiz tez çalışmamız, planlanan takvime uygun şekilde başarı ile sonlandırılmıştır. Çalışmalarımızın temel ögeleri, ışıklandırma sürelerinin uzatılması ve erken hasat edilen tohumlardaki dormansinin kırılma prosedürüdür. Her iki uygulama da tez çalışmamız sırasında başarıyla gerçekleştirilmiştir. Vejetasyon süremiz de çalışmayı ortaya atan ekibin sürelerine benzerdir ve yaklaşık olarak 50 ila 60 gün arasında değişmektedir. Ayrıca melez çalışmaları ve hat geliştirme çalışmalarımız sırasında elde ettiğimiz bir genotipin hasat süresi 40 gün civarında gerçekleşmiştir. Erkenci ve vernalizasyon ihtiyacı 15 gün olan bu genotipin kurutma ve dormansi kırma prosedürü ile yetiştirme süresi toplandığı zaman 64 gün gibi bir sürede hasat edilebildiği saptanmıştır.
Elde ettiğimiz tüm veriler, ışıklandırma süresini arttırarak, bitkileri çiçeklenmeyi takip eden 15-20 gün arasında hasat ederek ve erken hasat edilmiş tohumları etüvde kuruttuktan sonra dormansilerinin kırılması için 4°C’de 3-5 gün bekleterek buğdayda hasat süresinin 50 ila 60 gün arasına indirilebileceğini kanıtlamıştır.
Hızlı ıslah yönteminde nesil zamanı daha da kısaltılabilir. Bunu sağlamada, çalışmalarımızda 21 saat olarak ayarladığımız ışıklı sürenin uzatılması (çalışmalarımız süresince 18 saat LED, 3 saat güneş ışığı olarak uygulandı), stres faktöründen faydalanmak için saksı boyutlarının küçültülmesi, hasat işleminin çiçeklenmeden sonra 20. günden daha erken yapılması (15. günde hasat ettiğimiz tohumlarda çimlenme gözlemlenmiştir), sulama ve gübreleme alışkanlıklarının değiştirilmesi, kurutma ve dolapta bekleme sürelerinin kısaltılması ve oda sıcaklığının yükseltilmesi ilk akla gelen uygulamalardır. Yöntemin alternatif uygulamaları ve esneklikleri Ghoshve ark.2018 tarafından ayrıntılı olarak tartışılmıştır.
Yukarıda bahsedilen alternatif hızlı ıslah çalışmalarının içerisinde kışlık buğday farklı bir yer teşkil etmektedir. Kışlık buğdaylarda ihtiyaç olan vernalizasyon süresi, vejetasyon süresinin uzamasına sebep olmaktadır. Bu konu hızlı ıslah çalışmalarında başlı başına çalışılması gereken özel bir başlık teşkil etmektedir. Hızlı ıslah
34
çalışmasında sağlıklı bir vernalizasyon dönemi geçirmeyen bitkiler ya başaklanmamakta ya da geç başaklanmaktadır. Hızlı ıslah çalışmalarını birlikte yürüttüğümüz grup içerisinde bu konu üzerinde tartışmalar yapıp ve bazı alternatif durumlar üzerinde çalışmalar başlatmıştık.
Hızlı ıslah çalışmalarındaki temel sorun, yöntemin amacının hız kazanmak ve daha kısa sürede sonuca ulaşmak olması dolası ile bütün ve ara verme imkanı az olan bir çalışma olmasıdır. Çalışmada vakit her şeyden daha önemli olduğu için, hafta sonu, resmi ve dini bayramlar gibi zamanların tamamında çalışma alanında bulunma zorunluluğu doğmaktadır. Bu da iş gücü ve çalışma azminin önemli ve yeterli düzeyde olması zorunluluğu getirmektedir.
Queensland Üniversitesi’nden Dr. Lee Hickey ve ekibinin çalışmalarını kamuoyu ile ilk kez paylaşmalarının ardından, hızlı ıslah konusu hem basında hem de bilim dünyasında hızla yayılmış ve büyük bir ilgi görmüştür. Bizim çalışmalarımızın da ülkemizde duyulması sonrasında birçok özel girişim ve basın organı bilgi almak üzere başvuru yapmış ve kendilerine hızlı ıslah konusunda bilgi verişmiştir.
Hızlı ıslah yöntemi ile buğdayda haritalama popülasyonu ve geriye melez döllerin yetiştirilmesi konulu çalışmamızın en heyecan verici noktası ise gelecek adına atılacak adımlarda iz bırakma potansiyelinin yüksek olmasıdır. Tezimizin içeriğinde Norman Ernest Barlaog’un temelini attığı tarım devrimlerinden kısaca bahsetmiştik. Yeşil Devrim adı verilen bu çalışmalarda milyonlarca insanı açlıktan kurtaran yeni nesil tohumlara mucize tohumlar denilmişti. Bahsedilen tarım devrimlerine yakın hatta daha da ötesini hedefleyen, gelecekte yaşamamız muhtemelen olan gıda sorunları kapımızı çalmadan yeni bir tarımsal devrime ihtiyacımız olabilir. Modern ıslah çalışmaları sadece bitkinin yetiştirilmesini hedeflemekle kalmamalı, sağlıklı, geliştirilebilir çalışmalara öncülük ettiği gibi hem maddi anlamda hem de günümüzün en kıymetli olgusu olan vakit anlamında da ekonomik olmalıdır. Günümüz teknolojisi ve ihtiyaç seviyesi göz önüne alınırsa, Hızlı Yetiştiricilik ve Hızlı Islah yeni mucize tohumları elde etmenin bu yüzyıldaki sağlayıcısı olma potansiyeline sahiptir.
35 KAYNAKLAR
Alahmad, S., ve Hickey, L.T., 2018. Speed breeding for multiple quantitative traits in durum wheat.Plant Methods14:36.
Brim, C.A., 1966. A modified pedigree method of selection in soybeans.Crop Sci.6:220.
Chahal, G., ve Gosal, S.,2002. Principles and procedures of plant breeding: biotechnological and conventional approaches. (Alpha Science Int'l Ltd., 2002).
Deng, W., Clausen, J., Boden, S., Oliver, S. N., Casao, M. C., Ford, B., ... ve Trevaskis, B.,2015. Dawn and dusk set states of the circadian oscillator in sprouting barley (Hordeum vulgare) seedlings. PloS one, 10(6), e0129781.
Dhaliwal, A.S.,ve MacRitche, F., 1990. Contributions of protein fractions to dough handling properties of wheat-rye translocation cultivars.J Cereal Sci12:113-122.
Ehdaie, B., Layne, A.P., ve Waines, J.G., 2011. Root system plasticity to drought influences grain yield in bread wheat.Euphytica 186:219-232.
Evans, L. T., 1998. Feeding the ten billion: Plant and population growth. Cambridge University Press, Cambridge, 243p.
FAO. (2014). FAOSTAT-FAO Statistical Databases. Food and Agriculture
Organization. www.fao.org.
Ghosh, S.,ve Hickey, L.T., 2018. Speed breeding in growth chambers and glasshouses for crop breeding and model plant research.Nature Protocols,13:2944-2963.
Gianibelli, M.C., Lagudah, E.S., Wrigley, C.W., ve MacRitchie, F., 2002. Biochemical and genetic characterization of a monomeric storage protein (T1) with an unusually high molecular weight in Triticum tauschii.Theor. Appl. Genet., 104:497-504.
Graybosch, R.A., Peterson, C.J., Hansen, L.E., ve Mattern, P.J., 1990. Relationships between protein solubility characteristics, 1BL/1RS, high molecular weight
36
glutenin composition, and end-use quality in winter wheat germ plasm.Cereal
Chem., 67:342-349.
Hedden, P.,Rademacher, W., ve Phillips, A.,2010. Gibberellin Signalling–New
Opportunities for Crop Management. Outlooks on Pest Management, 21(6),
268-273.
Watson, A., Ghosh, S., Williams, M. J., Cuddy, W. S., Simmonds, J., Rey, M. D., ... ve Adamski, N. M., 2018. Speed breeding is a powerful tool to accelerate crop research and breeding.Nature Plants 4: 23–29.
Hoffman, B., 2008. Alteration of drought tolerance winter wheat caused by translocation of rye chromosome segment 1RS.Cereal Res Commun,36:269-278.
Hsia, C.C.,ve Anderson, O.D., 2001. Isolation and characterization of wheat ω-gliadin genes. Theor. Appl. Genet.,103:37-44.
Kim, W.,ve Johnson, J., 2004. Agronomic effect of wheat-rye translocation carrying rye chromatin (1R) from different sources.Crop Sci, 1254-1258.
Koyuncu, M., 2009. Yerel Durum Buğday Çeşitlerinin Makarnalık Kalitelerini Etkileyen Önemli Parametreler Bakımından Taranması. Yüksek Lisans
Tezi,Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Tokat.
Liu, R.H.,2007. Whole grain phytochemicals and health. Journal of Cereal Science. 46, 207–219
Masci, S., D’Ovidio, R., Lafiandra, D., ve Kasarda, D.D., 2000. A 1B-coded low-molecular-weight glutenin subunit associated with quality in durum wheats shows strong similarity to a subunit present in some bread wheat cultivars. Theo.
and Appl. Genet., 100:396-400.
Moiraghi, M., Vanzetti, L., Pflüger, L., Helguera, M., ve Perez, G.T., 2013. Effect of high molecular weight glutenins and rye translocations on soft wheat flour cookie quality.Journal of Cereal Sci, 58:424-430.
