Development of single nucleotide polymorphism markers using genotyping by sequencing technique for determination of genetic diversity and population structure in hazelnut

Abstract

Hazelnut (Corylus avellana L.) is a critical commodity for Turkey due to its economic and nutritional value. Turkey ranks first in world hazelnut production with 65-75% of the market. Due to the signifacance of this crop, it is crucial to preserve Turkish hazelnut genetic diversity. In the current study, a panel representing the entire national collection of 430 accessions was used. Genetic characterization of the panel revealed 7609 high-quality SNPs, 5567 of which were physically mapped to the Tombul reference genome. Fingerprint analysis indicated that all individuals could be distinguished with only seven SNP markers. Population structure analysis of the dataset indicated that the panel's genetic relationships were explained by three clusters containing 8, 17, and 25 accessions, respectively. Nearly half of the accessions had admixed ancestry. The admixed material contained 8 cultivars, 22 landraces, and 12 wild accessions indicating that nearly 50% of each type of material had admixed ancestry. An unweighted neighbor-joining dendrogram was constructed using a distance matrix computed with the identity by state distance measure. The calculated dissimilarity values ranged from 0.15 to 0.30 with a mean of 0.26. This study is the first time that the Gras-Di sequencing approach was used on a nut tree and provides a new perspective on hazelnut genetics. In addition, the panel will serve as a wellcharacterized genetic resource for future work on this economically important tree nut crop.

Fındık (Corylus avellana L.), ekonomik ve besin değeri nedeniyle Türkiye için kritik bir üründür. Türkiye, dünya fındık üretiminde pazarın %65-75'i ile birinci sırada yer almaktadır. Bu mahsulün Türkiye için önemi nedeniyle Türk fındığı genetik çeşitliliğinin korunması büyük önem taşımaktadır. Mevcut çalışmada, 430 bireyden oluşan ulusal koleksiyonun tamamını temsil eden bir panel kullanılmıştır. Panelin genetik karakterizasyonu ile keşfedilen yüksek kaliteli 7609 adet SNP marköründen 5567'si fiziksel olarak Tombul referans genomunda haritalandı. Parmak izi analizi, tüm bireylerin yalnızca yedi SNP markörü ile ayırt edilebileceğini gösterdi. Veri setinin popülasyon yapısı analizi, panelin genetik ilişkilerinin sırasıyla 8, 17 ve 25 birey içeren üç küme ile açıklandığını göstermiştir. Bireylerin neredeyse yarısı karışık (admixed) materyal olup, bu karışık materyaller 8 çeşit, 22 yerel ırk ve 12 yabani çeşit içeriyordu. Bu da her bir materyal tipinin yaklaşık %50'sinin karışık materyal olduğunu gösteriyordu. Identitiy by state yöntemiyle hesaplanan bir mesafe matrisi kullanılarak ağırlıklandırılmamış bir komşu birleştirme dendrogramı oluşturulmuştur. Hesaplanan farklılık değerleri, 0,26 ortalama ile 0,15 ile 0,30 arasında değişmektedir. Bu çalışma, GRAS-Di dizileme yaklaşımının bir fındık ağacında ilk kez kullanıldığı ve fındık genetiğine yeni bir bakış açısı getirdiği çalışmadır. Ayrıca panel, bu ekonomik açıdan önemli yemiş mahsulü üzerinde gelecekteki çalışmalar için iyi karakterize edilmiş bir genetik kaynak olarak hizmet edecektir.