Research Article
BibTex RIS Cite

Identifying Leaf Rust Resistance Gene Lr10 in Some Bread Wheat Using Simple Sequence Repeat (SSR) Marker

Year 2021, Volume: 24 Issue: 4, 850 - 858, 31.08.2021

Pakize Kurt , Köksal Yağdı

https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.738143

Abstract

In this study, the existence of the Lr10 gene, which has an important place among the leaf rust disease genes, was investigated by using the SSR (Simple Sequence Repeats-Microsatelite) method in frequently used F1 hybrid genomes bread wheat that bred from Thatcher lines of CIMMYT Mexico. In order to reproduce the trial plant material, to perform cross-genotypes and to make field observations of leaf rust disease, 13 F1 lines, 22 bread (Triticum aestivum L.) wheat varieties and 2 Thatcher lines (Lr10, Tc susceptible) a study was conducted at the experiment fields of Bursa Uludağ University Faculty of Agriculture, Agricultural Application and Research Center between 2013-2017. genotypes were subjected to DNA analysis using the SSR (microsatite) method in the Seed Laboratory of the Field Crops Department of the Bursa Uludağ University Faculty of Agriculture. The analysis results indicated the existence of the Lr10 gene in Karatopak, Kaşifbey and Gün-91 varieties. In this study; The SSR technique was found to be useful for determining leaf rust resistance genes in bread wheat, and it was also concluded that the Thatcher (close isogenic) lines in the study had a narrow genetic structure, so it was considered a good marker genome to determine the screened resistance genes. It has been concluded that the use of molecular markers in determining genotypes containing resistance genes in breeding programs will be effective in the future.

Keywords

Bread wheat SSR (Microsatellite) Lr10 Molecular Marker

References

  • Aktaş H 2001. Önemli Hububat Hastalıkları ve Survey Yöntemleri. T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü Bitki Sağlığı Araştırmaları Daire Başkanlığı, Ankara, 74sy.
  • Anonim 2010. Bursa yöresi İklim Verileri. Bursa Meteoroloji Bölge Müdürlüğü, Yayınlanmamış Kayıtlar. BURSA
  • Arslan Ü, Yağdı K, Aydoğan E 2002. Bursa İli Ekolojik Koşullarında Buğday Kahverengi Pası (Puccinia recondita Roberge ex Desmaz. f.sp. tritici)’na Karşı Bazı Ekmeklik Buğdayların Reaksiyonları ve Verim Kayıplarının Belirlenmesi. Ulud. Üniv. Zir. Fak. Derg., 16: 201-210.
  • Babu R, Sudha K, Nair B, Prasanna M, Gupta S 2004. Integrating marker assisted selection in crop breeding Prospects and challenges. Urrent Science, 87 (5): 607-619.
  • Çetiner S 2015. Türkiye Ve Dünyada Tarımsal Biyoteknoloji Ve Gıda Güvencesi: Sorunlar ve Öneriler. https://www.inovasyon.org/images/ makaleler/sizdenBize/S.Cetiner.Inovasyon.org.pdf (21.04.2021)
  • Davoyan E R, Bespalova L A, Davoyan RO, Zubanova Y S, Mikov D S, Filobok V A, Khudokormova J N 2014. Use of Molecular Markers in Wheat Breeding for Resistance to Leaf Rust at the Lukyanenko Research Institute of Agriculture. Russian Journal of Genetics; Applied Research 5(3):227-232.
  • Deveciler H. 2005. Uludağ üniversitesi tarımsal uygulama ve araştırma merkezi tarım topraklarının ağır metal içeriklerinin incelenmesi. BUÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 50 sy.
  • Eserkaya G T 2010. Yerel Makarnalık Buğday Çeşitlerinin Makarna Kalitesini Etkileyen y-gliadin genleri Bakımından Moleküler ve Biyokimyasal Analizleri. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 67 sy.
  • FAO 2018. FAO Statistical Databases. http://www.fao.org/faostat/en/#home. (Erişim Tarihi: 21.04.2021)
  • FAO 2019. FAO Statistical Databases http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC. (Erişim Tarihi: 21.04.2021)
  • Francia E, Rizza F, Cattivelli L, Stanca A M, Galiba G, Toth B, Hayes P M, Skinner J S, Pecchioni N 2004. Two loci on chromosome 5H determine lowtemperature tolerance in a ‘Nure’ (winter) x ‘Tremois’ (spring) barley map. Theor. Appl. Genet. 108: 670-680.
  • Gupta P K, Varshney R K 2000. The development and use of microsatellite markers for genetic analysis and plant breeding with emphasis on bread wheat. Euphytica 113: 163–185.
  • Hanzolavá A, Sumikova T, Bartos P 2009. Determination of Leaf Rust Resistance Genes Lr10, Lr26 and Lr37 by Molecular Markers in Wheat Cultivars Registered in the Czech Republic. Czech J. Genet. Plant Breed., 45 (2):79-84
  • Hussain W, Habib A, Iqbal M S, Abbassi F B, Wesal A, Hussain S 2011. Identification of Leaf Rust Resistant Gene Lr10 in Pakistani Wheat Germplasm. African Journal of Biotechnology 10 (43): 8578-8584.
  • Hoisington D, Khairallah M, Reeves T, Ribaut J M, Skovmand B, Taba S, War Burton M 1999. Plant Genetic Resources: What Can They Contribute Toward İncreased Crop Productivity? ProcNatl. Acid. Sci. (96): 5937-5943.
  • Jones N, Ougham H, Thomas H 1997. Markers and mapping: we are all geneticists now, New Phytol. 137: 165–177.
  • Kolmer J A, Mert Z, Akan K, Demir L, Ünsal R, Şermet C, Keser M, Akin B, Morgounov A 2013. Virulence of Puccinia triticina in Turkey and leaf rust resistance in Turkish wheat cultivars. Eur J Plant Pathol. 135:703–716.
  • Messmer M M, Seyfarth R, Keller M, Schachermayr G, Winzeler M, Zanetti S, Feuillet C, Kelle B 2000. Genetic analysis of durable leaf rust resistance in winter wheat. Theor Appl Genet. 100: 419–431.
  • Ovesna J, Polakova K, Leisova L 2002. DNA analyses and their Applications in Plant Breeding. Czech J. Genet. Plant Breed. 38 (1): 29–40.
  • Özşensoy Y, Kurar E 2012. Markör Sistemleri ve Genetik Karakterizasyon Çalışmalarında Kullanımları. Journal of Cell and Molecular Biology 10 (2):11 19.
  • Peterson R F, Campbell A B, Hannah A E 1948. A Diagrammatic Scale For Estimating Rust Intensity On Leaves And Stems Of Cereals. Canadian Journal of Research, 26c(5): 496-500.
  • Roelfs A P, Singh R P, Saari E E 1992. Rust Diseases of Wheat: Concepts and methods of disease management. Mexico, D.F.: CIMMYT. 81 sy.
  • Schachermayr G, Siedler H, Gale M D, Winzeler H, Winzeler M, Keller B 1994. Identification and localization of molecular markers linked to the Lr9 leaf rust resistance gene of wheat. Theor Appl Genet. 88 (1): 110-115.
  • Schachermayr G, Feuillet C, Keller B 1997. Molecular markers for the detection of the wheat leaf rust resistance gene Lr10 in diverse genetic backgrounds. Molecular Breeding 3: 65–74.
  • Sönmezoğlu Ö A, Yıldırım A, Eserkaya Güleç, Kandemir N 2010. Markör Destekli Seleksiyonun Bugday Islahında Kullanımı. GOÜ. Ziraat Fakültesi Dergisi, 27(1): 105-112.
  • Stepien L, Golka L, Che£Kowski J 2003. Leaf rust resistance genes of wheat: identification in cultivars and resistance sources. J. Appl. Genet. 44 (2): 139-149.
  • Urbanovich O Y, Malyshev S V, Dolmatovich T V, Kartel N A 2006. Identification of Leaf Rust Resistance Genes in Wheat ( Triticum aestivum L.) Cultivars Using Molecular Markers. Russian Journal of Genetics, 42 (5): 546-554.
  • Vanzetti, L.S., Campos, P., Demichelis, M., Lombardo, L.A., Aurelia, P.R., Vaschetto, L.M., Bainotti, C.T., Helguera, M. 2011. Identification of leaf rust resistance genes in selected Argentinean bread wheat cultivars by gene postulation and molecular markers . Electronic Journal of Biotechnology. 14(3) : 9-9.
  • Watson, I.W., Singh, D., 1952. The future of rust resistant wheat in Australia. J. Aust. Inst. Agric. Sci. 18: 190-197.

Bazı Ekmeklik Buğday Genotiplerinde SSR (Mikrosatalit) Markörü Kullanılarak Kahverengi Pas Dayanıklılık Geni Lr10’un Belirlenmesi

Year 2021, Volume: 24 Issue: 4, 850 - 858, 31.08.2021

Pakize Kurt , Köksal Yağdı

https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.738143

Abstract

Çalışmada, Türkiye’de ekmeklik buğday tarımında sıklıkla tercih edilen çeşitler, CIMMYT-Meksika’dan temin edilen Thatcher hatlar ve bu genotipler arasında yapılan melezlemeler sonucu elde edilen F1 melez genomlarında, SSR (Basit Dizi Tekrarları-Mikrosatelit) yöntemi kullanılarak, kahverengi pas hastalığına dayanıklılık genleri arasında önemli bir yere sahip olan Lr10 geninin varlığını incelenmiştir. Araştırma yer alan genotipler, 2013-2017 yetiştirme dönemlerinde; deneme materyalinin çoğaltılması, genotipler arası melezlemelerin gerçekleştirilmesi ve kahverengi pas hastalığının arazi gözlemlerinin yapılması amacıyla Bursa Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi deneme alanında yetiştirilmiştir. Yapılan melezlemeler sonucu elde edilen 13 adet F1 hattı, 22 adet ekmeklik (Triticum aestivum L.) buğday çeşidi ile 2 adet Thatcher hat (Lr10, TcHassas), Bursa Uludağ Üniversitesi Tarla Bitkileri Bölümü Tohumluk Laboratuvarında SSR (mikrosatlit) yöntemi kullanılarak DNA analizlerine tabi tutulmuştur. Yapılan analizler sonucunda Lr10 geni; Karatopak, Kaşifbey ve Gün-91 çeşitlerinde tespit edilmiştir. Yapılan bu çalışma; ekmeklik buğdayda SSR tekniğinin kahverengi pas dayanıklılık genlerini belirlemede kullanılabilir olduğunu saptamış ve ayrıca çalışmada yer alan Thatcher (yakın izogenik) hatlarının dar bir genetik yapıya sahip olmaları sebebiyle, taranan dayanıklılık genlerini belirlemede iyi bir belirteç genom olduğu sonucunda varılmıştır. Gelecekte yürütülecek ıslah programlarında dayanıklılık genleri içeren genotiplerin belirlenmesinde moleküler markörlerin kullanılmasının kısa sürede ve kesin sonuçlara ulaşmada etkili olacağı sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

Ekmeklik buğday SSR (Mikrosatelit) Lr10 geni Moleküler Markör

References

  • Aktaş H 2001. Önemli Hububat Hastalıkları ve Survey Yöntemleri. T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı, Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü Bitki Sağlığı Araştırmaları Daire Başkanlığı, Ankara, 74sy.
  • Anonim 2010. Bursa yöresi İklim Verileri. Bursa Meteoroloji Bölge Müdürlüğü, Yayınlanmamış Kayıtlar. BURSA
  • Arslan Ü, Yağdı K, Aydoğan E 2002. Bursa İli Ekolojik Koşullarında Buğday Kahverengi Pası (Puccinia recondita Roberge ex Desmaz. f.sp. tritici)’na Karşı Bazı Ekmeklik Buğdayların Reaksiyonları ve Verim Kayıplarının Belirlenmesi. Ulud. Üniv. Zir. Fak. Derg., 16: 201-210.
  • Babu R, Sudha K, Nair B, Prasanna M, Gupta S 2004. Integrating marker assisted selection in crop breeding Prospects and challenges. Urrent Science, 87 (5): 607-619.
  • Çetiner S 2015. Türkiye Ve Dünyada Tarımsal Biyoteknoloji Ve Gıda Güvencesi: Sorunlar ve Öneriler. https://www.inovasyon.org/images/ makaleler/sizdenBize/S.Cetiner.Inovasyon.org.pdf (21.04.2021)
  • Davoyan E R, Bespalova L A, Davoyan RO, Zubanova Y S, Mikov D S, Filobok V A, Khudokormova J N 2014. Use of Molecular Markers in Wheat Breeding for Resistance to Leaf Rust at the Lukyanenko Research Institute of Agriculture. Russian Journal of Genetics; Applied Research 5(3):227-232.
  • Deveciler H. 2005. Uludağ üniversitesi tarımsal uygulama ve araştırma merkezi tarım topraklarının ağır metal içeriklerinin incelenmesi. BUÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 50 sy.
  • Eserkaya G T 2010. Yerel Makarnalık Buğday Çeşitlerinin Makarna Kalitesini Etkileyen y-gliadin genleri Bakımından Moleküler ve Biyokimyasal Analizleri. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 67 sy.
  • FAO 2018. FAO Statistical Databases. http://www.fao.org/faostat/en/#home. (Erişim Tarihi: 21.04.2021)
  • FAO 2019. FAO Statistical Databases http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC. (Erişim Tarihi: 21.04.2021)
  • Francia E, Rizza F, Cattivelli L, Stanca A M, Galiba G, Toth B, Hayes P M, Skinner J S, Pecchioni N 2004. Two loci on chromosome 5H determine lowtemperature tolerance in a ‘Nure’ (winter) x ‘Tremois’ (spring) barley map. Theor. Appl. Genet. 108: 670-680.
  • Gupta P K, Varshney R K 2000. The development and use of microsatellite markers for genetic analysis and plant breeding with emphasis on bread wheat. Euphytica 113: 163–185.
  • Hanzolavá A, Sumikova T, Bartos P 2009. Determination of Leaf Rust Resistance Genes Lr10, Lr26 and Lr37 by Molecular Markers in Wheat Cultivars Registered in the Czech Republic. Czech J. Genet. Plant Breed., 45 (2):79-84
  • Hussain W, Habib A, Iqbal M S, Abbassi F B, Wesal A, Hussain S 2011. Identification of Leaf Rust Resistant Gene Lr10 in Pakistani Wheat Germplasm. African Journal of Biotechnology 10 (43): 8578-8584.
  • Hoisington D, Khairallah M, Reeves T, Ribaut J M, Skovmand B, Taba S, War Burton M 1999. Plant Genetic Resources: What Can They Contribute Toward İncreased Crop Productivity? ProcNatl. Acid. Sci. (96): 5937-5943.
  • Jones N, Ougham H, Thomas H 1997. Markers and mapping: we are all geneticists now, New Phytol. 137: 165–177.
  • Kolmer J A, Mert Z, Akan K, Demir L, Ünsal R, Şermet C, Keser M, Akin B, Morgounov A 2013. Virulence of Puccinia triticina in Turkey and leaf rust resistance in Turkish wheat cultivars. Eur J Plant Pathol. 135:703–716.
  • Messmer M M, Seyfarth R, Keller M, Schachermayr G, Winzeler M, Zanetti S, Feuillet C, Kelle B 2000. Genetic analysis of durable leaf rust resistance in winter wheat. Theor Appl Genet. 100: 419–431.
  • Ovesna J, Polakova K, Leisova L 2002. DNA analyses and their Applications in Plant Breeding. Czech J. Genet. Plant Breed. 38 (1): 29–40.
  • Özşensoy Y, Kurar E 2012. Markör Sistemleri ve Genetik Karakterizasyon Çalışmalarında Kullanımları. Journal of Cell and Molecular Biology 10 (2):11 19.
  • Peterson R F, Campbell A B, Hannah A E 1948. A Diagrammatic Scale For Estimating Rust Intensity On Leaves And Stems Of Cereals. Canadian Journal of Research, 26c(5): 496-500.
  • Roelfs A P, Singh R P, Saari E E 1992. Rust Diseases of Wheat: Concepts and methods of disease management. Mexico, D.F.: CIMMYT. 81 sy.
  • Schachermayr G, Siedler H, Gale M D, Winzeler H, Winzeler M, Keller B 1994. Identification and localization of molecular markers linked to the Lr9 leaf rust resistance gene of wheat. Theor Appl Genet. 88 (1): 110-115.
  • Schachermayr G, Feuillet C, Keller B 1997. Molecular markers for the detection of the wheat leaf rust resistance gene Lr10 in diverse genetic backgrounds. Molecular Breeding 3: 65–74.
  • Sönmezoğlu Ö A, Yıldırım A, Eserkaya Güleç, Kandemir N 2010. Markör Destekli Seleksiyonun Bugday Islahında Kullanımı. GOÜ. Ziraat Fakültesi Dergisi, 27(1): 105-112.
  • Stepien L, Golka L, Che£Kowski J 2003. Leaf rust resistance genes of wheat: identification in cultivars and resistance sources. J. Appl. Genet. 44 (2): 139-149.
  • Urbanovich O Y, Malyshev S V, Dolmatovich T V, Kartel N A 2006. Identification of Leaf Rust Resistance Genes in Wheat ( Triticum aestivum L.) Cultivars Using Molecular Markers. Russian Journal of Genetics, 42 (5): 546-554.
  • Vanzetti, L.S., Campos, P., Demichelis, M., Lombardo, L.A., Aurelia, P.R., Vaschetto, L.M., Bainotti, C.T., Helguera, M. 2011. Identification of leaf rust resistance genes in selected Argentinean bread wheat cultivars by gene postulation and molecular markers . Electronic Journal of Biotechnology. 14(3) : 9-9.
  • Watson, I.W., Singh, D., 1952. The future of rust resistant wheat in Australia. J. Aust. Inst. Agric. Sci. 18: 190-197.
There are 29 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Agricultural, Veterinary and Food Sciences
Journal Section RESEARCH ARTICLE
Authors

Pakize Kurt

Köksal Yağdı 0000-0003-1567-9397

Publication Date August 31, 2021
Submission Date May 16, 2020
Acceptance Date December 8, 2020
Published in Issue Year 2021Volume: 24 Issue: 4

Cite

APA Kurt, P., & Yağdı, K. (2021). Bazı Ekmeklik Buğday Genotiplerinde SSR (Mikrosatalit) Markörü Kullanılarak Kahverengi Pas Dayanıklılık Geni Lr10’un Belirlenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım Ve Doğa Dergisi, 24(4), 850-858. https://doi.org/10.18016/ksutarimdoga.vi.738143
 Download Cover Image


International Peer Reviewed Journal
Free submission and publication
Published 6 times a year



88x31.png


KSU Journal of Agriculture and Nature

e-ISSN: 2619-9149