Association mapping for oil and protein content in hazelnut (Corylus avellana L.)

Abstract

European hazelnut has an important place in terms of nutritional and economic value among tree nut species. Because of its nutritional content, the consumption of hazelnuts promotes human health in many ways. These nutritional components are controlled by multiple genes and affected by the environment; therefore, they are quantitative traits. The vast majority of world hazelnut production is provided by Turkey. So it is important to develop hazelnuts with higher nutritional quality for our country. In this work, we aimed to associate genetic diversity data and oil and protein content of hazelnuts to identify QTL. For this purpose oil and protein content were measured in kernels of 96 accessions. Genotypic data were obtained with 30 SSR markers and resulted in 407 polymorphic alleles. According to allelic data, the mean dissimilarity value was 0.52 (52%) for the 96 accessions. Population structure analysis resulted in three clusters with 30, 30, and 16 accessions. Twenty accessions could not be assigned to any cluster and were considered admixed. Association mapping between allelic and phenotypic data indicated that five loci were significantly associated with oil content. The most significant result for oil content belonged to B628-307 loci (p=0.0002, r2=0.145). Three loci were detected for protein content. Among them, A613-153 had the most significant effect (p=0.003, r2= 0.088). We hope that our survey of germplasm and the identified loci associated with oil and protein amount can accelerate hazelnut breeding. In the future this study can contribute to develop new genotypes with enhanced nutritional value.

Avrupa fındığı (Corylus avellana L.) hem besin içeriği hem de ekonomik açıdan önemli bir türdür. Besin içeriği zengin olmasından dolayı, fındık tüketimi insan sağlığını birçok yönden destekler. Bu besin değerleri kantitatif özelliklerdir ve birden fazla gen tarafından kontrol edilmektedir. Dünya fındık üretiminin büyük çoğunluğu Türkiye tarafından sağlanmaktadır. Bu nedenle ülkemiz için daha yüksek besin kalitesine sahip fındıkların geliştirilmesi önemlidir. Bu çalışmadaki hedef; fındık genotiplerindeki genetik çeşitliliği, fındığın yağ ve protein içeriğindeki değişim ile ilişkilendirerek kantitatif lokusları bulmaktır. Bu amaçla 96 genotipin yağ ve protein içeriği ölçülmüştür. 30 SSR primeri kullanılarak genotipik veriler elde edilmiş ve bu analiz 407 polimorfik alel ile sonuçlanmıştır. Allelik verilere göre 96 genotipteki ortalama benzerlik değeri 0.52'dir. Popülasyon yapısı analizi sonucunda popülasyon üç kümeye ayrıldı. Küme 1 30, Küme 2 30 ve Küme 3, 16 bireye sahipti. Geriye kalan 20 genotip ise herhangi bir gruba atanamamıştır. Allelik ve fenotipik veriler arasında bir ilişki bulmak için TASSEL 2.1 yazılımı kullanılmıştır. Toplam beş lokus, yağ içeriği ile anlamlı derecede ilişkili bulunmuştur. Yağ içeriği için en önemli sonuç B628-307 lokusuna aittir (p = 0.0002, r2=0.145). Protein içerik ilişkisi için dört lokus tespit edilmiştir. Bunlar arasında en anlamlı olanı A613-153'tür (p = 0.003, r2= 0.088). Bu çalışmadan elde edilen veriler; fındıkta yağ ve protein miktarı ile ilişkili tanımlanmış lokusların fındık ıslahında kullanılması ve fındık ıslahını hızlandırması, sonuç olarak besin değeri daha yüksek fındık çeşitlerinin geliştirilmesine katkıda bulunabilecektir.