Development of single nucleotide polymorphism markes for fingerprint analysis of Turkish olive (Olea europaea L.) cultivars and detection of adulteration in Turkish olive oil

Abstract

Olive (Olea europaea L.) tree and oil are signature figures of the Mediterranean culture. Because of its high economic value, olive oil is extremely vulnerable to fraud. The aim of this study was to develop molecular tests for authenticating cultivar and botanical origin in olive oils. In order to authenticate the botanical origin and detect adulteration, a plastid DNA region was utilized for standardizing a capillary-electrophoresis barcode assay. The performance of the assay was evaluated on series of olive oil : seed oil admixtures. The assay proved successful in identifying seed oils in olive oil down to a limit of 10%. The molecular assay described in this work enables adulteration detection regardless of compositional similarities between the adulterant and adulterated oil species, thus will complement the shortcomings of analytical chemistry approaches. In order to establish a DNA-based identification key to ascertain the cultivar origin of Turkish monovarietal olive oils, short fragments from five olive genes were sequenced for SNP (Single Nucleotide Polymorphism) identification. CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic DNA) assays were designed for SNPs that alter restriction enzyme recognition motifs. When applied on the oils of 17 olive cultivars, a maximum of five CAPS assays were necessary to discriminate the varietal origin of the samples. Admixture detection threshold of the assays was identified as 20% when tested on olive oil admixtures. The SNP-based CAPS assays developed in this work can be used for testing and verification of the authenticity of Turkish monovarietal olive oils, for olive tree certification, and in germplasm characterization and preservation studies.

Zeytin ağacı (Olea europaea L.) ve zeytinyağı, Akdeniz kültürüne özgü en önemli simgelerdendir. Yüksek ekonomik değeri nedeni ile, zeytinyağı tağşişe son derece açık bir gıda ürünüdür. Bu çalışma kapsamında zeytinyağlarında çeşit kimliği ve tağşiş belirlemede kullanılacak moleküler test yöntemlerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Kloroplast genomunda bulunan bir DNA barkod bölgesi zeytinyağlarına tohum yağları ile yapılan tağşişi belirlemede kullanılmak üzere belirlenmiş ve bir kapiler elektroforez-barkod analiz yöntemi geliştirilip standardize edilmiştir. Analiz yönteminin performansı bir dizi zeytinyağı - tohum yağı karışımı üzerinde gösterilmiş, yöntemin zeytinyağlarında safsızlık belirleme limiti % 10 olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada tanıtılan analiz yöntemi, farklı bitkisel yağlar arasındaki kimyasal kompozisyon benzerliklerinden bağımsız olarak tağşişin belirlenmesine olanak vermektedir ve dolayısı ile analitik kimya temelli yöntemlerin eksikliklerini tamamlamada faydalı olacaktır. Zeytin bitkisine özel gen bölgelerinin ekonomik öneme sahip Türk zeytin çeşitlerinde dizilenmesi ile tek nükleotid polimorfizmleri (SNP) tespit edilmiş ve bu polimorfizmler, tek-varyete Türk zeytinyağlarında çeşit kimliğinin doğrulanması amaçlı bir DNA-temelli tanımlama anahtarı oluşturmada kullanılmıştır. Restriksiyon enzimi tanıma bölgelerine denk düştüğü belirlenen SNP’leri genotiplemek üzere CAPS (kesilmiş çoğaltılmış polimorfik DNA) analizleri dizayn edilmiş ve 17 çeşide ait tek-varyete zeytinyağlarına uygulanmıştır. Farklı çeşit kimliğine sahip yağların SNP alellerine dayalı tanımlanmasında maksimum beş adet SNP yeterli olmuştur. CAPS analizlerinin farklı çeşit kökenine sahip zeytinyağı karışımlarını tespit etme etkinliği test edilmiş, karışım tespit limiti % 20 olarak belirlenmiştir. Bu çalışma kapsamında geliştirilmiş olan SNP-temelli CAPS analizleri, Türk tek-varyete zeytinyağlarının çeşit kimliğinin moleküler düzeyde belirlenmesi ve tesciline olanak sağlayacak, yanısıra fidan sertifikasyonu ve gen kaynaklarının karakterizasyonu ve korunması çalışmalarında kullanılabilecektir.