ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DOKTORA TEZİ BAZI KIŞLIK BUĞDAY ( T. aestivum L.) GENOTİPLERİNDE YÜKSEK VE DÜŞÜK MOLEKÜL AĞIRLIKLI GLUTENİN BANT DESENLERİNİN BELİRLENMESİ VE KALİTE ISLAHINDA KULLANIMI Ayşe YILDIZ TARLA BİTKİLERİ ANABİLİM DALI ANKARA 2011 Her hakkı saklıdır

2 ÖZET Doktora Tezi BAZI KIŞLIK BUĞDAY ( T. aestivum L.) GENOTİPLERİNDE YÜKSEK VE DÜŞÜK MOLEKÜL AĞIRLIKLI GLUTENİN BANT DESENLERİNİN BELİRLENMESİ VE KALİTE ISLAHINDA KULLANIMI Ayşe YILDIZ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. A. Murat ÖZGEN Bu çalışma bazı kışlık ekmeklik buğday genotiplerinde glutenin bant desenleri ile ileri düzey kalite öğelerinin ilişkilendirilmesi amacıyla yürütülmüştür. Çalışmada materyal olarak 59 genotip kullanılmıştır. Çalışmada yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt ünitelerindeki varyasyonun belirlenebilmesi için %5-20 lik kademeli ayırma jeli kullanılmıştır. Araştırma sonuçlarına göre; yüksek molekül ağırlıklı glutenin alt birimlerini kodlayan Glu-A1 lokusuna ait 3 adet, Glu-B1 lokusuna ait 6 adet ve Glu-D1 lokusuna ait 7 adet allel, düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimlerini kodlayan Glu-A3 lokusuna ait 7 adet, Glu-B3 lokusuna ait 9 adet ve Glu- D3 lokusuna ait 4 adet allel olmak üzere toplam 36 adet allel belirlenmiştir. Glu-A1 lokusunda 2*, Glu-B1 lokusunda 7+8, Glu-D1 lokusunda 5+10, Glu-A3 lokusunda b, Glu-B3 lokusunda a ve Glu-D3 lokusunda c bantları en çok görülen alleller olmuştur. Yapılan kalite ve SDS-PAGE analizleri sonucunda ekmeklik kalitesi en kötü olan çeşitlerin Mızrak çeşidi ve Ç-9 hattı olduğu, en iyi ekmeklik kaliteye sahip olan genotiplerin ise Gün-91, Tosunbey, Seval ve İkizce-96 çeşiti ile Ç-14 ve Ç-19 hattı olduğu belirlenmiştir. Ocak 2011, 144 sayfa Anahtar Kelimeler: Buğday, T. aestivum L., Yüksek Molekül Ağırlıklı Glutenin, Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin, Bitki Islahı, Seleksiyon, Kalite Parametreleri. i

3 ABSTRACT Ph.D. Thesis DETERMİNATİON OF HİGH AND LOW MOLECULAR WEİGHT GLUTENİN PATTERNS OF SOME WİNTER WHEAT ( T. aestivum L.) GENOTYPES AND THEİR UTİLİZATİON İN QUALİTY BREEDİNG Ayşe YILDIZ Ankara University Gradueate School of Natural and Applied Sciences Department of Agronomy Supervisor: Prof. Dr. A. Murat ÖZGEN This study was carried out to associate banding patterns of glutenin in genotypes of winter bread wheat with some high level quality elements. 59 genotypes were used in the study. In the study to define variation subunits of high and low molecular weight glutenin, 5-20% of fractional separation gels was used. According to the results of the study 36 items of allel were defined as the sum of; 3 items of locus that codes subunits of high molecular weight glutenin, 6 items of allel belongs to locus of Glu-B1, 7 items of allel which belongs to locus of Glu-D1, 7 items belongs to the locus of Glu-A3 which codes subunits of low molecular weight glutenin, 9 items belongs to locus of Glu-B3 and 4 items of allel belongs locus of Glu-D3. The bands of 2*, 7+8, 5-10, b, a and c were the most probably seen allels in the locus of Glu-A1, Glu- B1, Glu-D1, Glu-A3, Glu-B3 and Glu-D3 respectively. As a result of quality and SDS-PAGE analysis, It was determined that Mızrak and Ç-9 line are the worst in terms of the quality of the bread and Gün-91, Tosunbey, Seval, İkizce-96 and Ç-14, Ç-19 lines are the best in terms of the quality of the bread. January 2011, 144 pages Key Words: Wheat, T. aestivum L., High Molecular Weight Glutenin,Low Molecular Weight Glutenin, Plant Breeding, Selection, Quality Parameters. ii

4 TEŞEKKÜR Çalışmam süresince beni her zaman destekleyen ve hoşgörü gösteren danışmanım ve değerli hocam Sayın Prof. Dr. A. Murat ÖZGEN e (Ankara Üniversitesi Tarla Bitkileri Anabilim Dalı); Tez İzleme Komitesi Üyeleri değerli hocalarım Sayın Prof. Dr. M. Sait ADAK(Ankara Üniversitesi Tarla Bitkileri Anabilim Dalı) ve Sayın Doç. Dr. Sertaç ÖNDE ye (Orta Doğu Teknik Üniversitesi Biyoloji Anabilim Dalı) en içten teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca; öneri ve bilgileriyle beni yönlendiren Sayın Dr. Taner AKAR a, kalite analizleri yapımında bana yardımcı olan Sayın Aliye PEHLİVAN a ve Sayın Bingül TASDİBİ ne, glutenin bant desenlerinin belirlenmesi aşamasında büyük emeği geçen Sayın Meryem SAĞKOL a, istatistik analizlerine yardımcı olan Sayın Sinan AYDOĞAN a, glutenin bantlarını değerlendirirken yol gösteren Sayın Özgür DÖNMEZ e, bu doktora programına başlamamdaki en büyük teşvikçim sevgili babam merhum Sayın Sarı Mehmet VAROL a, hayatımın her anında bana destek olan çok değer verdiğim sevgili annem Sayın Hatice VAROL a, sabır ve anlayışını benden esirgemeyen çok sevdiğim eşim Sayın Kadir YILDIZ a ve yaşamıma anlam katan biricik çocuklarım Can Görkem YILDIZ ve Duru YILDIZ a çok teşekkür ederim. Ayşe YILDIZ Ankara, Ocak 2011 iii

5 İÇİNDEKİLER ÖZET.. i ABSTARCT ii TEŞEKKÜR... iii SİMGELER DİZİNİ... vii ŞEKİLLER DİZİNİ... viii ÇİZELGELER DİZİNİ. ix 1. GİRİŞ KAYNAK ÖZETLERİ MATERYAL VE YÖNTEM Materyal Yöntem Ekmeklik buğday kalite analizleri Enerji değeri Yaş gluten Kuru gluten Gluten indeksi Zeleny sedimantasyon Protein oranı Gluten elastikiyeti (Glutoğraf) Glutenin bant desenlerinin belirlenmesi Glutenin proteinlerinin elde edilmesi Glutenin proteinlerinin elde edilmesinde kullanılan solüsyonlar Elektroforesiz işlemi Poliakrilamid jel solüsyonları Poliakrilamid jel boyama solüsyonları Yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt ünitelerinin değerlendirilmesi BULGULAR VE TARTIŞMA Enerji Değeri Yaş Gluten 41 iv

6 4.3 Kuru Gluten Gluten İndeksi Zeleny Sedimantasyon Protein Oranı Gluten Elastikiyeti (Glutoğraf) Yüksek ve Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin Bantalarının Değerlendirilmesi Çalışmada Kullanılan Genotiplerin Bant Desenleri Kalite Değerleri ile Tek Glutenin Alleli Arasındaki İlişki Enerji değeri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Yaş gluten Değeri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Kuru gluten Değeri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Gluten indeksi ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Zeleny sedimantasyon değeri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Protein oranı ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Glutoğraf sn ortalaması değeri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Glutoğraf 800 B.U. değerleri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Glutoğraf 60. sn ortalaması değerleri ile glutenin allelleri arasındaki ilişki Kalite Değerleri ile İkili Glutenin Alleli Kombinasyonu Arasındaki İlişki Enerji değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Yaş gluten değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Kuru gluten değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Gluten indeksi ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Zeleny sedimantasyon değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Protein oranı ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki 82 v

7 Glutoğraf sn ortalaması değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Glutoğraf 800 B.U. değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Glutoğraf 60. sn değeri ile ikili gluten alleli kombinasyonu arasındaki ilişki Kalite Değerleri ile Üçlü Glutenin Alleli Kombinasyonu Arasındaki İlişki SONUÇ 102 KAYNAKLAR EKLER 119 Ek 1 Enerji değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları Ek 2 Yaş gluten değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları Ek 3 Kuru gluten değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları Ek 4 Gluten indeksi değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları Ek 5 Zeleny sedimantasyon değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları 136 Ek 6 Protein oranı ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları Ek 7 Glutoğraf sn ortalaması değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları. 139 Ek 8 Glutoğraf 800 B.U. değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları 140 Ek 9 Glutoğraf 60. sn değeri ile üçlü glutenin alleli kombinasyonları 142 ÖZGEÇMİŞ 144 vi

8 SİMGELER DİZİNİ AACC APS ATAEM BDUAAEM B.U. CBB DATAE DMAG DMAGAB EtoH HCL ICC j ma SDS-PAGE sn STAEM TARM TCA TTAEM YMAG YMAGAB American Association for Clinical Chemistry Amonium Per Sulphate Anadolu Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Bahri Dağdaş Uluslar Arası Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Brabender Unit Comassie Brilant Blue Doğu Anadolu Tarımsal Araştırma Enstitüsü Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin Düşük Molekül Ağırlıklı Glutenin Alt Birimi Etil alkol Hydrochloric acid International Association for Cereal Science and Technology Joule Mili Amper Sodium Dodecyl Sulphate Polyacyrlamide Gel Electrophoresis Saniye Sakarya Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Trichloroacetic acid Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yüksek Molekül Ağırlıklı Glutenin : Yüksek Molekül Ağırlıklı Glutenin Alt Birimi vii

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil no.lu örneklerin glutenin bant desenleri Şekil no.lu örneklerin glutenin bant desenleri Şekil no.lu örneklerin glutenin bant desenleri Şekil no.lu örneklerin glutenin bant desenleri.. 59 viii

10 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 3.1 Çalışmada kullanılan genotipler Çizelge 3.2 Enerji değeri göstergesi Çizelge 3.3 Yaş gluten değeri göstergesi. 25 Çizelge 3.4 Gluten indeksi göstergesi.. 26 Çizelge 3.5 Zeleny sedimantasyon göstergesi. 27 Çizelge 3.6 Protein oranı göstergesi Çizelge 3.7 Proteinlerin sınıflandırılması Çizelge 3.8 Glutenin bant desenleri için standart çeşitler ve bant numaraları. 38 Çizelge 4.1 Enerji değerleri.. 40 Çizelge 4.2 Yaş gluten değerleri. 41 Çizelge 4.3 Kuru gluten değerleri Çizelge 4.4 Gluten indeksi değerleri Çizelge 4.5 Zeleny sedimantasyon değerleri Çizelge 4.6 Protein oranı değerleri. 47 Çizelge 4.7 Glutoğraf sn ortalaması değerleri 49 Çizelge 4.8 Glutoğraf 800 B.U. değerleri.. 50 Çizelge 4.9 Glutoğraf 60. sn değerleri 51 Çizelge 4.10 Glutenin bant yüzdeleri Çizelge 4.11 Yüksek molekül ağırlıklı glutenin bant skor çizelgesi 54 Çizelge 4.12 Çalışma materyallerinin glutenin bant allelleri Çizelge 4.13 Çalışma materyallerinin yüksek molekül ağırlıklı glutenin bant skorları. 56 Çizelge 4.14 Tek glutenin alleli ile ileri düzey kalite değeri arasındaki korelasyonlar Çizelge 4.15 İkili glutenin alleli kombinasyonları Çizelge 4.16 Enerji değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları. 73 Çizelge 4.17 Yaş gluten değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları. 75 Çizelge 4.18 Kuru gluten değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları Çizelge 4.19 Gluten indeksi ile ikili glutenin alleli kombinasyonları.. 79 ix

11 Çizelge 4.20 Zeleny sedimantasyon değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları. 82 Çizelge 4.21 Protein oranı ile ikili glutenin alleli kombinasyonları 83 Çizelge 4.22 Glutoğraf sn ortalaması değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları 85 Çizelge 4.23 Glutoğraf 800 B.U. değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları.. 87 Çizelge 4.24 Glutoğraf 60. sn değeri ile ikili glutenin alleli kombinasyonları. 88 Çizelge 4.25 Üçlü glutenin alleli kombinasyonları x

12 1. GİRİŞ Buğday, kültür bitkileri arasında dünyada ekiliş ve üretim bakımından ilk sırada yer almaktadır. Türkiye buğdayın gen ve orijin merkezidir ve bu bitkinin tarımının ilk başladığı yerdir (Heun vd. 1997). Aynı zamanda Türkiye de bitki ıslahı çalışmalarında en uzun geçmişe sahip olan ve en çok kaynak ayrılan cinslerden birisi de yine buğdaydır. Bu nedenle ülkemizde bu bitki türünde hem yazlık hem de kışlık birçok çeşit geliştirilmiştir. Buğday tanesinin besleme değeri yüksektir ve birçok ülkede buğdaydan elde edilen unlu gıdalar beslenmede temel besin durumundadır (Ünal ve Alilou 1987). Bu nedenle, buğdayda verim kadar kalite de çok önemlidir. Hem yeterli ve dengeli beslenme hem de uluslar arası pazarlarda yer bulabilmek için standart ve kaliteli buğday üretiminin devamlılığı sağlanmalıdır. Buğdayda kalite kavramı her tüketici grubu ya da elde edilen son ürün için farklı bir anlam taşımaktadır. Ekmek yapımında kullanılan buğdayın hammaddesi ile bisküvi üretiminde kullanılacak hammadde farklı özelliktedir. Çiftçi için dayanıklı ve verimli çeşitler önemli iken, değirmenci için temiz, un verimi yüksek ve enerji değeri düşük buğdaylar önem kazanmaktadır. Un kalitesindeki değişkenlik un maliyetini de etkilemekte olup, değirmen sanayinin verimli çalışabilmesi amacıyla sürekli aynı kalitede hammadde akışının olması gerekmektedir (Atlı ve Eser 1995). Kalite özelliklerinden protein miktarı ile verim arasındaki ters orantıya karşılık, kalite özelliklerinin optimum seviyeye getirilmesi son yıllarda önem kazanmıştır (Feil 1999). Yüksek verimli ve kaliteli buğday çeşitlerinin ıslahı ile birim alandan üretilen protein miktarının arttırılması hedeflenmektedir. Buğday proteinlerinden özellikle gluten in miktar ve kalitesi ekmek kalitesini belirleyen en önemli öğelerdendir. Hamurda yoğrulma sırasında bir ağ yapı oluşturan gluten, 1

13 mayalanma sırasında maya tarafından üretilen karbondioksit gazının tutulmasını ve büyük hacimli ekmek oluşmasını sağlar. Gluten proteinin miktarının fazla ve kalitesinin de iyi olması ekmek kalitesini arttırmaktadır. Yaş gluten miktarının %28 in üzerinde bulunması gluten miktarının iyi olduğu anlamına gelir. Ancak yüksek değerlerdeki gluten miktarı, her zaman iyi gluten kalitesini göstermez. Gluten miktarı protein miktarına önemli düzeyde bağlıdır, ancak aynı zamanda da genotip ve çevreden etkilenmektedir. Gluten indeks değeri ise daha çok genotipe bağlı olarak değişmektedir. Artan azot dozları ile protein ve gluten miktarında görülen artış, gluten indeksini olumsuz yönde etkilemektedir (Gooding vd. 2003). Son yıllarda gluten in parmaklar arasında uzatılarak duyusal algıyla, gluten kalitesini belirleme yöntemi yerine uygulanmaya başlayan gluten indeksi analizinde, standart yaş gluten; içinde özel bir elek bulunan haznede 6000 d/dakika santrifüj edilir ve elek üzerinde kalan kısım ile toplam yaş gluten değerleri ölçülür ve bu değerler birbirleriyle oranlanarak gluten indeks değeri hesaplanır. Gluten çok zayıf olduğunda gluten indeks değeri sıfıra yakın olmaktadır. Gluten indeksi bakımından %0-50 arası değerler zayıf glutenleri nitelerken, genelde %80 nin üzerinde yer alan değerler ise iyi gluten kalitesi anlamına gelmektedir. Özellikle % arası değerlere sahip olan çeşitlerin ise kuvvetli bir gluten yapısına sahip olduğu bilinmektedir (Boyacıoğlu 1994). Protein oranı, zeleny sedimantasyon değeri ve bin tane ağırlığı kaliteyi belirleyen önemli kalite ölçütlerindendir. Buğday ununun protein yapısı, miktarı ve kalitesi ekmek kalitesinde kullanılan önemli öğelerdendir (Elgün ve Ertugay 1992). 2

14 Çevre, genotip ve bunlar arasındaki interaksiyondan etkilenen tane protein miktarının yüksek olması, çeşitin ekonomik değer kazanmasına neden olur. Ayrıca besin değeri bakımından da protein miktarının yüksek olması istenmektedir. Buğdaylarda protein miktarı; tür, çeşit, çevre koşulları (iklim, toprak, hastalık ve zararlılar) ve üretim koşullarına (gübreleme, sulama, makinalı tarım) bağlı olarak %7-14 arasında değişmektedir. Buğdayda ekmeklik kalitesi ile protein miktarı arasında doğrusal bir ilişki vardır. Kullanım amacına göre, üretilecek buğdaylarda dikkate alınan en önemli kalite ölçütü protein miktarıdır. Genellikle protein içeriği %10-12 arasında olan buğdaylar ekmeklik olarak değerlendirilmektedir (Elgün ve Ertugay 1992). Genel olarak buğdaylarda protein miktarı; Makarnalık buğdaylarda, Kurak yerlerde yetişenlerde, Azotca zengin topraklarda yetişenlerde, Yazlık ekilenlerde daha fazladır. Özellikle gelişme süresi kısa ve yağışsız olduğunda protein miktarı artmaktadır. Bir buğdayın hangi amaçla kullanılacağını belirlemede en etkili kimyasal veri protein miktarıdır. Buğdayda yüksek protein oranı yanında proteinin kalitesi de önemlidir. Buğday proteinin kalitesinin belirlenmesinde kullanılan en önemli yöntemlerden birisi sedimantasyon değeridir (Zeleny 1947). Bir buğday ununun ekmeklik olarak değerlendirilebilmesi için sedimantasyon değerinin en az 20 ml olması gerekmektedir (Diepenbrock vd. 2005). 3

15 Ekmeklik buğdaylarda 30 ml nin üzerindeki değerler çok iyi olarak kabul edilmektedir. Üründeki nem miktarı, buğday ticareti ve depolanabilme açısından çok önemlidir. Buğday tanesinde bulunan su miktarı; buğdayın yetiştiği yerdeki iklim koşullarına, depolanma sırasında uygulanan yöntem ile nem miktarına bağlıdır. Buğdaylarda ortalama nem miktarı %8-14 arasında değişmektedir. Buğday kalitesi, bazı öğütme, yoğurma ve ekmeklik özelliklerinin toplamını kapsamakta ve her birisi ayrı bir ıslah karakteri olarak düşünülmektedir. Çünkü kalite bileşenleri, kalıtsal özelliklerinin farklılığından dolayı çevre koşullarından da farklı olarak etkilenmektedir. Buğday ıslahçısının en iyi kontrol edebildiği kalite faktörleri, alfa amilaz aktivitesi, un verimi ve unun ekmeklik kalitesini belirleyen faktörlerdir. Un verimi, genelde tane dolumunu ve endosperm yapısını etkileyen faktörler tarafından belirlenmektedir. Tane dolumu, buğdayın yetiştirildiği çevre koşullarından etkilenmekle birlikte aynı zamanda genetik kontrol altında olduğu için ıslahçıların çalışma alanlarından birisini oluşturmaktadır. Endosperm yapısı ise çevreden etkilenmez ve un verimi ile arasında yüksek bir ilişki vardır. Un ve unlu ürünlerin kalitesi buğdayın kalitesiyle yakından ilişkilidir ve sanayicinin buğdayı hangi amaçla işleyeceğini (makarnalık, ekmeklik, bisküvilik veya bulgurluk) belirler. 4

16 Buğdayda kaliteyi belirlemek amacıyla yapılan analizler, undan elde edilen hamurun; Yoğurma özelliklerininin, Uzama yeteneğinin, Uzamaya karşı direncinin belirlenmesini sağlar. Ancak bu analizler için gerekli un miktarı, bu analizlerin erken kademe ıslah materyalinde kullanımını sınırlar. Bu sorunu ortadan kaldırabilmek için kalite ıslahı programlarında biyokimyasal belirteçlerden yararlanılması gerekmektedir. Ülkemizde son yıllarda buğdaya dayalı endüstrinin en büyük talebi sanayicinin ihtiyacına cevap verebilecek daha kaliteli yeni buğday çeşitlerinin geliştirilmesi ve üretiminin yapılmasıdır. Bu talebin karşılanabilmesi içinde öncelikle ıslah programında kullanılan buğday çeşit ve hatlarının glutenin bant desenlerinin ortaya konulması ve bunların bazı ileri düzey kalite unsurları (protein oranı, zeleny sedimantasyon, enerji değeri, yaş gluten, kuru gluten, gluten indexi, gluten elastikiyeti) ile arasındaki olası ilişkilerin belirlenmesi, sonuçların buğday ıslahı programında kullanılabilirliklerinin araştırılması ve erken dönemde kaliteli buğday hatlarının belirlenebilme olanaklarının ortaya konulması gerekmektedir. Genetik çeşitliliğin araştırılmasında kullanılan belirteçler dört grupta toplanmaktadır; Morfolojik Sitolojik Biyokimyasal DNA esaslı 5

17 Biyokimyasal belirteçler ise; Proteinler İzoenzimler den oluşmaktadır. Genetik ve bitki ıslahı çalışmalarında protein bantlarının belirlenmesinde elektroforez tekniği ilk kez 1960 yılında kullanılmaya başlanmıştır. Proteinlerin elektroforetik incelemeleri sonucunda elde edilen bant desenleri çeşite özgüdür ve doğrudan genotipe bağlıdır. Bu nedenle bazı kültür çeşitlerinin ayırımında bu bant desenlerinin kullanılması birçok araştırmacı tarafından önerilmektedir (Khan vd. 1983). Biyokimyasal belirleyiciler olarak kullanılan proteinlerden buğday endosperminde yer alanları tohum depo proteinleri olarak adlandırılmaktadır. Proteinlerden bazıları sentezlendikten sonra çeşitli derecede değişime uğramaktadır. Buna karşılık tahıl depo proteinleri ise değişime uğramadan endospermde depolanırlar ve bitkinin kalıtsal özelliklerini direkt olarak yansıtmaktadır. Genetik yönden farklı bir bireyin, hattın, çeşitin ve ırkın kendine özgü bir protein imzası vardır. Depo proteinlerinin incelenmesi ile ortaya çıkan bilgiler o bireyin genetik olarak tanımlanmasında kullanılabilmektedir. Biyokimyasal belirteçler olarak kullanılan tohum depo proteinlerinden biriside gluten dir. Ekmek üretiminde buğdayı diğer tahıllardan üstün kılan en önemli özelliği; bileşiminde bulunan proteinlerin yaklaşık %80 ni oluşturan gluten (gliadin+glutenin) proteinleridir (Gianibelli vd. 2001, MacCarthy vd. 2005). Buğday, başta ekmek olmak üzere birçok unlu ürünün üretiminde kullanılan başlıca hammadde olması ve diğer tahıl unlarından farklı olarak kendine özgü bir takım özelliklere sahip olması (gluten yapısı, viskoelastik nitelikte hamur oluşturması, gaz tutabilme yeteneği yüksek gözenekli ürün sağlaması) nedeniyle özel bir yere sahiptir. 6

18 Gluten; buğday bileşiminde bulunan gliadin ve glutenin proteinlerinin sulu ortamda birleşerek oluşturduğu yapıya verilen isimdir. Gliadin; buğday endosperminin %40 ını oluşturmakta ve %70-90 lık etanol çözeltilerinde çözünmektedir; Gliadin elektroforezi ile çeşitlerin, genotipe özgü ve yetiştirme şartlarından etkilenmeyen bant desenleri elde edilebilmektedir. Düşük molekül ağırlığına sahip polipeptid zincirinden oluşan gliadinler düşük ph lı jel elektroforezinde; α (alfa), β (beta), γ (gama) ω (omega) gliadin olmak üzere 4 ayrı gruba ayrılmaktadır. Oransal hareketlilik değeri (Rm); 0-59 arası ω (omega) gliadin bölgesi, arası γ (gama) gliadin bölgesi, arası β (beta) gliadin bölgesi ve arası α (alfa) gliadin bölgesi olarak kabul edilmektedir (Bushuk ve Zillman, 1978). Glutenin; buğday endosperminin %40 ını oluşturmakta ve alkali ya da asitli solusyonlarda çözünebilmektedir. Gluten proteinlerinin özellikleri, bileşenleri olan gliadin ve glutenine bağlıdır. Molekül ağırlıkları da arasında değişen basit molekül zincirine sahip olan gliadin su ile karıştırıldığında yüksek viskoziteye sahip bir kütle oluşturmaktadır. Uzamaya 7

19 karşı direnci yok denecek kadar az olduğundan gliadin bileşeninin hamurun uzayabilirliğini belirleyen unsur olduğu belirtilmektedir. Diğer yandan glutenin bileşenlerinin molekül ağırlığı ve yapısı bakımından oldukça heterojen bir içeriği vardır. Tek polipeptit molekül zincirlerinin yanında, disülfit (S-S) bağlarıyla çapraz bağlı birkaç polipeptit zincirlerinin olduğu farklı moleküller de içermektedir. Molekül ağırlığı daltondan birkaç milyona kadar değişen bu moleküller; molekül ağırlığı ve molekül yapısı bakımından farklılıklar göstermektedir (Hoseney 1990). Endosperm proteinlerinin %40 ını oluşturan glutenin proteinleri hekzaploid buğdayda ekmek yapım kalitesinin esas belirleyicilerindendir (Rogers vd 1990). Yüksek molekül ağırlıklı polipeptitlerden oluşan glutenin proteinleri, SDS-PAGE deki elektroforetik hareketliliklerine göre YMA glutenin ve DMA glutenin olarak gruplandırılır. Yüksek molekül ağırlıklı (YMA) ve düşük molekül ağırlıklı (DMA) Glutenin Bant desenleri özel kalite hedefleri açısından ıslahçı programlarında kullanılan değerli bir ayırım aracıdır (Gianibelli vd. 2001). Bu nedenle genotiplerin daha detaylı veri sağlayan YMA ve DMA glutenin alt üniteleri bakımından tanımlanması ve ileri düzey kalite analizleriyle birlikte ilişkilendirilmesi gerekmektedir. Yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimleri gibi zincir uzatıcı proteinler hamur olma gücünü ve mikografla belirlenen stabiliteyi artırmaktadırlar (Lee vd. 1999a). Glutenin bantlarının hamur olma gücü üzerindeki etkisinin ise gluten polimerlerinin molekül büyüklüğündeki farklılıklardan kaynaklandığı yapılan çalışmalar sonucunda ortaya çıkmıştır (Gupta ve MacRitchie 1994). Buğday glutenin proteinleri arasında biyokimyasal varyasyon fazladır ve pek çok araştırıcı tarafından, glutenin kodlayan lokuslardaki allelik varyasyon ile buğday un kalitesi arasındaki ilişki araştırılmıştır (MacRitchie vd 1990). 8

20 YMA gluteninler, ekmeklik buğdayda A,B ve D genomlarının 1. grup homoelog kromozomlarının uzun kollarında bulunan Glu1 (Glu-A1, Glu-B1 ve Glu-D1) genleri tarafından kodlanır. Herbir lokus, çok sıkı bağlı iki gen içerir ancak bütün hekzaploid buğdaylarda Glu-A1 lokusundaki bir ya da her iki gen inaktiftir (Payne vd 1984). Glu-1 genleri birer YMA glutenin bant / bant grubundan sorumludur. Sadece Glu-A1 in bir alleli bant vermez ve null allel olarak isimlendirilir. DMA gluteninler ise aynı kromozomların kısa kollarında bulunan Glu-A3, Glu-B3 ve Glu-D3 lokusları tarafından kodlanmaktadır. Gluteninlerin %20 sini YMA ve %80 ini ise DMA gluteninlerden oluşmaktadır. Oranı az olmasına rağmen YMAG alt birimlerinin DMAG alt birimlerine göre ekmek kalitesi ve hamur olma üzerine etkisi daha büyük olmaktadır. Biyokimyasal işaretleyicilerden glutenin proteinlerinin bazı ileri düzey kalite öğeleri ile ilişkilendirilmesi ile; Seleksiyonun daha erken devrelerde yapılabilmesi ile ıslah programlarının kısaltılabilmesi, Sanayici için son ürüne uygun (ekmeklik, makarnalık veya bisküvilik) çeşitlerinin geliştirilebilmesi, Tüketici içinse tüketim şekline uygun kalitede çeşitlerin geliştirlebilmesi kolaylaşacaktır. Bu çalışmada 59 ekmeklik buğday genotipinin glutenin bant desenleri belirlenmesi ve protein oranı, zeleny sedimantasyon değeri, enerji değeri, yaş glutendeğeri, kuru gluten değeri, gluten indeksi ve gluten elastikiyeti değerleri ile ilişkilendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu sayede elde edilecek olası ilişkilerin belirlenebilmesi ile erken dönemde kaliteli buğday hatlarının seçiminin sağlanabilmesi ve ıslah programlarının süresinin kısaltılabilmesi hedeflenmektedir. 9

21 2. KAYNAK ÖZETLERİ Buğday endosperminde yer alan tohum depo proteinleri bitkinin kalıtsal özelliklerini içermekte ve çevre koşullarından etkilenmemektedir. Tohum depo proteinlerinin büyük bir kısmını ise gluten proteinleri oluşturmaktadır. Gluten, içeriğinde bulunan gliadin ve glutenin proteinlerinin birleşerek oluşturduğu yapıya verilen isimdir. Gliadinler, alkollü çözeltilerde çözünebilen monomerik proteinler, gluteninler ise seyreltik asit ya da alkali deterjanlarda çözünebilen çok sayıda polipeptidden oluşmuş proteinlerdir. Gluteninler buğdayların ekmeklik kalitesini belirleyen en önemli öğelerdendir. Bu nedenle glutenin bant desenlerinin belirlenmesi ve bunların kalite öğeleri ile ilişkilendirilmesi sonucunda elde edilecek bilgiler buğday ıslah programlarına kaliteli buğday geliştirme konusunda yardımcı olacaktır. Bu bölümde konu ile ilgili araştırmalar tarih sırasına göre verilmiştir. Osborne (1907), tahıl depo proteinlerini çözünme şekillerine göre sınıflandırarak 4 gruba ayırmıştır. Feillet (1980) makalesinde, gluten proteinlerinin, makarnalık buğdayda makarna kalitesi ve ekmeklik buğdayda ise pişirme kalitesi üzerine doğrudan ve belirleyici bir etkiye sahip olduğunu belirtmiştir. Payne vd. (1981) e göre, yüksek molekül ağırlıklı glutenin alt üniteleri SDS-PAGE de diğer depo proteinlerine göre daha yavaş hareket etmektedir. Chinese Spring (CS) ve Sicco buğdaylarına uyguladıkları SDS-PAGE analizinden sonra elde ettikleri sonuçlara göre CS çeşiti 7+8 ve 2+12 ve Sicco çeşiti ise 7+9 ve 5+10 bantlarına sahiptir. Payne ve Rhodes (1982) a göre, gluteninler de diğer buğday depo proteinleri gibi buğdayın ekmek, bisküvi ve makarna ürünlerine işlenmesinde önemli rol oynamaktadır. Hamur elestikiyetinin belirlenmesinde yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt üniteleri belirleyicidir. 10

22 Quick ve Crawford (1983) makalelerinde, gliadin ve glutenin proteinlerinin birleşiminden oluşan gluten proteinlerinin hem ekmeklik hem de makarnalık buğdayda viskoelastik özelliği belirlediğinden söz etmişlerdir. Makarnalık buğdayda D genomu olmadığından ekmeklik özelliğinin düşük olduğunu ve bu genomun ekmek kalitesini belirleyen geni taşıdığını rapor etmişlerdir. Payne vd. (1984b) makalelerinde, γ- gliadin 45, ω- gliadin 35 ve DMAG-2 alt ünitesini kodlayan genlerin bir bağlılık grubu oluşturarak yüksek kalite için işaretleyici, γ- gliadin, ω- gliadin 33, 35, 38 ve DMAG-1 alt ünitesini kodlayan genlerin de bir bağlılık grubu oluşturarak düşük kalite için işaretleyici olarak kullanılabileceklerini bildirmişlerdir. Ayrıca yüksek molekül ağırlıklı gluteninlerin hem büyüklük hem de kromozom üzerinde bulundukları yerlerin farklı olması yönüyle düşük molekül ağırlıklı gluteninlerden ayrıldıklarını belirtmişlerdir. Bietz (1987), Gluten proteinlerinin kompozisyonu ve özellikleri arasındaki ilişkilerin genetik analizlerde kullanılabileceğini ve glutenin alt ünitelerinin kalıtımının F 1 ve F 2 generasyonlarında kodominant olduğunu ve bu nedenle endospermde doz etkisi ne olursa olsun bütün alt üniteler gözlenebileceğini bildirmiştir. Lagudah vd. (1987), Avustralya da yaptıkları bir çalışmada yüksek molekül ağırlıklı glutenin alt ünitelerini incelemişlerdir. Çalışmalarında, yükseklikleri m arasında değişen bölgelerden toplanan 31 hekzaploid yerel çeşiti incelemişler ve sonuçta varyasyonun yükseklik ve coğrafik yerleşime bağlı olmaksızın ortaya çıktığını gözlemlemişlerdir. Lorenzo vd. (1987), 14 izogenik ekmeklik buğday hattında 1B ve 1D kromozomları tarafından kodlanan prolaminlerin ekmek kalitesi üzerine etkilerini incelemişlerdir bantının 2+12 bantına göre daha iyi ekmeklik kalite özelliği gösterdiğini rapor etmişlerdir. Nevo ve Payne (1987), 11 T.dicoccodides populasyonuna ait 231 örnek ile glutenin alt ünitelerini analiz etmişlerdir. Sonuçta; yüksek molekül ağırlıklı gluteninlerden Glu-A1 11

23 ve Glu-B1 in varyasyon açısından zengin olduğunu ve Glu-A1 de 11 ve Glu-B1 de 15 allel bulunduğunu belirtmişlerdir. Gluten çeşitliliği ile biyotik (bitki örtüsü) ve fiziksel (iklim ve tuzluluk) değişkenler arasında anlamlı bir ilişki bulmuşlardır. T.dicoccodides deki bu polimorfizmin çok az bir kısmını çevresel nedenlere bağlamışlar ve T.dicoccodides in endosperm içeriğindeki birçok allelinin ekmeklik buğdayda olmadığını saptamışlardır. Bu allellerin ekmek yapım kalitesini arttırmada kullanılmalarını önermişlerdir. Payne vd. (1987) tarafından yapılan, kalite özellikleri bilinen çeşitler ile YMA glutenin kompozisyonu arasındaki ilişkilerin araştırıldığı çalışmada ekmek yapım kalitesi üzerine hem pozitif (5+10), hem de negatif (2+12) etkili alt birimlerin olduğu belirlenmiştir. Ayrıca araştırıcılar, ekmek yapım kalitesi ile pozitif ilişkili alt birimler ile iyi bisküvi kalitesi ile ilişkili alt birimler arasında negatif bir etkileşim olduğunu bildirmişlerdir. Ekmek yapım kalitesine YMA glutenin alt birimlerinden, 1 ve 2* bantlarının null allelle göre daha olumlu etki yaptıklarını saptamışlardır. Pogna vd. (1988), bir İtalyan makarnalık buğday çeşiti olan Berillo yu kullanarak düşük molekül ağırlıklı glutenin alt ünitelerinin gluten viskoelastikiyeti ile ilşkisini araştırmışlardır. Berillo çeşitinin DMAD-2 yi taşıdığını ve diğer sağlam gluten yapısına sahip çeşitlerle aynı özellikleri gösterdiğini bulmuşlardır. Araştırmacılar, bu sonuçlara dayanarak DMAG-2 genlerinin gluten sağlamlığındaki farklılığı ortaya çıkardığını belirlemişlerdir. Pogna vd. (1990), İtalyada yaptıkları çalışmada Berillo çeşitinin gliadin ve glutenin alt ünitelerinin genetiğini ve gluten sağlamlığı ile ilişkilerini incelemişlerdir. Yüksek molekül ağırlıklı gluteninlerin kromozomun uzun kolu üzerinde, düşük molekül ağırlıklı gluteninlerin ise aynı kromozomun kısa kolu üzerinde yer aldığını belirtmişlerdir. YMA glutenin alt birimlerinden 7+8 in 6+8 ve 20 bantlarına göre daha iyi SDS sedimantasyon hacmi ve gluten elastikiyeti gösterdiğini bildirmişlerdir. 12

24 Dong vd. (1991), yüksek molekül ağırlıklı glutenin bant gruplarından biri olan 6+8 alleline sahip olan genotiplerin, pek çok özellik bakımından oldukça fazla negatif yapıya sahip olduğunu saptamışlardır. Singh vd. (1991) tarafından, düşük molekül ağırlıklı glutenin bantlarının analizinde kullanılan İki Boyutlu Elektroforetik yöntemlerin karmaşıklığı ve yavaşlığı belirtilmiştir. Tek boyutlu SDS-PAGE yönteminin kullanılmasıyla çok sayıda buğday çeşitinde ve açılmış hatlarda düşük molekül ağırlıklı glutenin bantlarının fonksiyonel özelliklerinin ve etkilerinin incelenebilirliğinin sağlandığı saptanmıştır. Aynı zamanda tek boyutlu SDS-PAGE yönteminin eski kullanılan yöntemlere göre daha basit bir yöntem olduğu ve hem yüksek hem de düşük molekül ağırlıklı glutenin bantlarının tek bir jel üzerinde belirlenebileceği açıklanmıştır. Tanju (1991), buğday depo proteinlerinin jel filitrasyon yöntemi ile; molekül ağırlıkları dalton arasında değişen glutenin ve molekül ağırlığı dalton arasında değişen gliadin alt ünitelerine ayrıldığını bildirmiş ve bunlardan gliadin proteinlerinin gluteninlere göre daha düzgün bir yapıya sahip olduğunu belirtmiştir. Jackson vd. (1993) tarafından, SDS içeren poliakrilamit jel elektroforezinde gluteninlerin yüksek molekül ağırlıklı ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimleri olmak üzere iki gruba ayrıldığı ve yüksek molekül ağırlıklı alt ünitelerin 1. grup homolog kromozomların uzun kollarına yerleşmiş olan genler (Glu-1) tarafından, düşük molekül ağırlıklı glutenin alt ünitelerinin ise 1. grup kromozomların kısa kolu üzerinde yer alan genler (Glu-3) tarafından kodlandığı rapor edilmiştir. Gupta vd. (1994) çalışmalarında, 74 rekombinant ekmeklik buğday hattında SDS-PAGE kullanarak gluten analizi yapmışlar ve sonuçları maximum hamur olma kapasitesi ve uzama yeteneği ile ilişkilendirmişlerdir. Elde ettikleri sonuçlara göre; düşük molekül ağırlıklı gluteninlerden Glu-B3b allellinin iyi Glu-A3e allelinin düşük, Yüksek molekül ağırlıklı gluteninlerden ise 5+10 allelinin iyi, 2+12 allelinin ise düşük hamur olma özelliği ile ilişkili olduğunu bulmuşlardır. 13

25 Nieto-Taladriz vd. (1994) çalışmalarında, 64 adet F6 rekombinant ekmeklik buğday hattı kullanmışlar ve lokuslardaki allelik varyasyonun hamur olma yeteneği, uzama kabiliyeti ve yapışkanlık üzerine etkilerini incelemişlerdir. Glu-B1 lokusundaki allelik farkların yapışkanlık üzerine etkili olduğunu, Glu-D3 lokusundaki allelik farkların ise kalite öğeleri üzerine hiçbir etkisinin olmadığını bulmuşlardır. Pena vd. (1994), 26 makarnalık buğday genotipinin ekmek kalitesi özelliklerini belirlemişler ve gluten bantları ile arasındaki ilişkiyi incelemişlerdir. Sedimantasyon değeri ve hamur kalitesi üzerine 7+8 bantının 6+8 e göre, DMAG-2 bantının DMAG-1 bantına göre daha fazla etki ettiğini belirlemişlerdir. Boggini vd. (1995) tarafından, makarnalık buğday genotiplerinin pişme kalitesi ile glutenin bant kompozisyonları karşılaştırılmıştır. DMAG-2 bant gruplarının hamur kalitesini etkileyen ana faktör olduğu, YMAG bantlarının ise pişme kalitesi ve hamur kalitesinin gelişmesine katkıda bulunduğu belirtilmiştir. Hou vd. (1996) tarafından, 17 buğday çeşitinde SDS-PAGE yöntemi kullanılarak yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin bant desenleri belirlenmiştir. Çalışma sonucunda yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin bantlarının ve toplam glutenin alt birimlerinin her birinin birbirleriyle ilişkilerinde oldukça yüksek korelasyon içinde oldukları bildirilmiştir. Glutenin protein değeri bilinen standart bir çeşit yardımıyla glutenin bant gruplarının desitometrik değerlerini belirlenmiş ve kullanılan bu yöntemin hızlı, kullanılan örnek miktarının az ve güvenirliliğinin yüksek olduğunu belirtilmiştir. Jackson vd. (1996) makalelerinde, gliadin ve glutenin bantlarının sınıflandırılmasından ve en uygun ekstraksiyon yöntemlerinden söz etmişlerdir. Özbek (1998), biyokimysal işaretleyiciler olarak kullanılan tohum depo proteinlerinin gliadin ve glutenin den oluştuğunu ve bu proteinlerin çevre koşullarından etkilenmediğini bu nedenle de çeşit tanısında kullanıldığını belirtilmiştir. Araştırmacı ayrıca, glutenin ve gliadinin buğday endosperminde eşit olarak bulunduğunu, 14

26 gluteninlerin ise yaklaşık % 20 sinin yüksek molekül ağırlıklı glutenin, % 80 nin ise düşük molekül ağırlıklı gluteninlerden oluştuğunu bildirilmiştir. Igrejas vd. (1999), Portekizde yetiştirilen 63 ekmeklik ve 21 makarnalık buğday çeşiti üzerine yaptıkları çalışmada, SDS-PAGE yöntemi kullanarak genotiplerin yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin ve ω-gliadin bölgelerini belirlemişler ve sırasıyla 24, 24 ve 18 adet bant saptamışlardır. Glu-A1(3), Glu-B1(7), Glu-D1(4), Glu-A3(5), Glu- B3(7), Glu-D3(2), Gli-A1(2), Gli-B1(8) ve Glu-D1(4) lokuslarında toplam 42 allel tanımlamışlardır. Elde edilen sonuçların buğday ıslahı programlarında kullanılabileceğini belirtmişlerdir. Maartens ve Labuschange (2000), 45 güney Afrika çeşitinin yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin ve gliadin bantlarını incelemişler ve toplamda 39 farklı düşük molekül ağırlıklı glutenin bantı saptamışlardır. Her bir çeşitin 9-17 arasında değişen düşük molekül ağırlıklı glutenin bantına sahip olduğunu belirlemişlerdir. Nagamine vd. (2000) çalışmalarında, Japon kültür ve yerel çeşitlerini ve Double Haploid hatlarını kullanarak, düşük molekül ağırlıklı glutenin bantlarını bazı kalite özellikleri ile ilişkilendirmişlerdir. Glu-B1, Glu-D1 ve Glu-D3 lokuslarında 2 şer allel, Glu-A1, Glu-A3 ve Glu-D3 lokuslarında ise 3 er allel belirlemişlerdir. Shewery vd. (2000), gluten proteinleri visko elastik özelliklerinden dolayı ekmek, makarna ve diğer ürünlerin yapımında kaliteyi etkilediğini ve bu nedenle biyokimyasal ve moleküler tanımlamalarda yaygın olarak kullanıldığını belirtmişlerdir. Branlard vd. nin (2001), Fransız ve Avrupa çeşitlerinden oluşan 162 ekmeklik buğday genotipi üzerinde yapmış oldukları çalışmada Glu-1 ve Glu-3 lokuslarının birçok kalite unsuru üzerinde önemli etkilere sahip olduğu bildirilmiştir. Brites ve Carillo (2001) çalışmalarında, Glu-1 ve Glu-3 lokusları tarafından kontrol edilen yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimlerinin makarnalık buğday kalitesi üzerine etkilerini araştırmışlardır. Çalışmada kullandıkları çeşitleri camsılık, 15

27 protein oranı, kuru gluten yüzdesi, gluten indeksi, SDS sedimantasyon değeri, miksoğraf ve alveograf özellikleri bakımından incelemişler ve Glu-B1 ve Glu-B3 teki allelik varyasyonun önemli ölçüde gluten kalitesine etki ettiğini bildirmişlerdir. Cornish vd. (2001), Avustralya double haploid populasyonlarında yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin bantlarını incelemişler ve ekmeklik kalitesiyle olan ilşkilerini belirlemişlerdir. Glutenin bantlarıyla kalite öğeleri arasındaki istatistiksel ilişkileri Çoklu Doğrusal Regresyon analizlerini kullanarak yapmışlar ve sonuçları ANOVA tablosu olarak elde etmişlerdir. YMA glutenin allelerinin hamur kuvvet kalitesine daha fazla katkı yaptığını DMA glutenin allelerinin de hamur uzama kabiliyetine aynı oranda katkıda bulunduğunu belirtmişlerdir. Elde etikleri sonuçlara göre; Glutenin kuvvet değerinin (GSS) ekmeklik buğday programındaki anaçların ve erken dönem genetik materyalin potansiyel kalitelerinin değerlendirilmesinde oldukça yararlı bir araç olduğunu belirlemişlerdir. Gianibelli vd. (2001) makalelerinde, proteinlerin sınıflandırılmasından, yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin proteinleri ve gliadin proteinlerinin yapılarından söz etmişlerdir. Çalışmalarında bu proteinlerin buğday kalitesi ile ilişkilerini açıklamışlar, 1 bantının enerji değeri ile 2* bantının glutoğraf değeri ile pozitif, 2+12 bantının glutoğraf değeri ile negatif bir korelasyon içinde olduğunu rapor etmişlerdir. Keser ve Pena (2001), 218 kışlık ekmeklik buğday genotipinin yüksek molekül ağırlıklı glutenin alt üniteleri ve bazı kalite öğeleri ile ilişkilerini incelemişlerdir. Genotipler içinde en fazla görülen bantların 2*, 7+8, 5+10 ve 2+12 olduğunu saptamışlardır , 2+11, , 3+12 ve 4+12 bantlarının ise nadiren bulunduğunu belirlemişlerdir. Luo vd. (2001), Yeni Zellenda buğday çeşitleri kullanılarak yapılan melezlemelerden elde edilen 5 ıslah materyalinin F3 bitkilerinde SDS-PAGE analizi yaparak YMA ve DMA glutenin bant desenlerini belirlemişlerdir. Kalite değerlerini ise bunların F4 bulklarını kullanarak ölçmüşlerdir. Sonuçları incelediklerinde Glu-D1 de bulunan 16

28 2+12 bantının SDS sedimantasyon ile ilişkili olduğunu ve 5+10, 2+12, Glu-A3c, d ve e, Glu-B3b allellerinin ise kalite üzerine etkili bantlar olduğunu bildirmişlerdir. Galande (2002) tarafından, ekmeklik buğdayda yapılan çalışmada bazı gliadin ve düşük molekül ağırlıklı glutenin allelleri ile ekmek kalitesi arasında önemli bir korelasyon olduğu rapor edilmiştir. Khan vd. (2002), gliadin ve gluteninlerin buğday endosperminde bulunan depo proteinlerinin büyük bir kısmını ve tanedeki toplam proteinlerinin de % 80 ini oluşturduğundan söz etmişlerdir. Araştırmalarında ayrıca yüksek molekül ağırlıklı gluteninlerin molekül ağırlıklarının da ve düşük molekül ağırlıklı gluteninlerin molekül ağırlıklarının ise da arasında değiştiğini bildirmişlerdir. Branlard vd. (2003) tarafından 200 Fransız ekmeklik buğday çeşitinde yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimleri SDS-PAGE yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Buğday geliştirme programlarındaki allelik tanımlamalarda, gliadinlerin yanı sıra yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin proteinlerininde kullanılabileceği açıklanmıştır. Ikeda vd. (2003), makalelerinde buğday tohum proteinlerinin gliadin ve glutenin olmak üzere iki büyük gruba ayrıldığını ve bu proteinlerden gluteninin ise kendi içinde yüksek ve düşük molekül ağırlıklı olmak üzere iki farklı yapısının olduğunu bildirmişlerdir. Altınbaş vd. (2004) tarafından, 3 farklı lokasyonda denenen 11 ekmeklik buğday genotipinin kalite özellikleri incelenmiş ve yaş gluten değeri ortalaması %28.7 bulunmuştur. Zhang vd. (2004), hem ekmeklik hem de makarnalık buğdayda düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimlerinin allelik kompozisyonlarının, hamur olma ve uzayabilirlik üzerine etkisini incelemişlerdir. Uzama yeteneği üzerine Glu-A3b ve Glu-B3b nin, hamur olma üzerine ise Glu-A3e ve Glu-Bc nin etkili olduğunu rapor etmişlerdir. 17

29 Klindworth vd. (2005) nin bildirdiğine göre, ekmeklik buğdayların sahip olduğu yüksek molekül ağırlıklı glutenin alt birimlerinden 5+10 bantı iyi ekmeklik kalite özelliği sergilemektedir. Düşük molekül ağırlıklı glutenin alt birimlerinden, Glu-B3 tarafından kodlanan DMA-1 zayıf, DMA-2 ise güçlü ekmeklik kaliteye sahiptir. Liu vd. (2005) tarafından yapılan çalışmada, 251 adet ekmeklik Çin buğdayının YMA ve DMA glutenin alt birimleri, ekmek kalite ölçütlerinden protein oranı, SDS sedimantasyon ve hamur olma yeteği ile ilişkilendirilmiştir. Glu-1 bantlarından 1, n, 7+8, 7+9 ve 2+12 bantlarının, Glu-3 bantlarından ise Glu-A3a, Glu-A3d ve Glu-Bd bantalarının dominant özellik gösterdiği belirlenmiştir. Çin buğdaylarının kalitesi üzerine 1, 7+8, 14+15, 5+10, Glu-A3d ve Glu-Bd bantlarının etkili olduğunu saptanmıştır. Yue vd. (2005), düşük molekül ağırlıklı gluteninlerin toplam proteinlerin 1/3 nü, gluten inin de % 60 nı oluşturduğunu ve hem ekmek hem de makarna yapımında kullanılan unun fiziksel özelliklerini belirlemeye yardımcı olduğunu saptamışlardır. Erkul (2006) yaptığı çalışmada 24 ekmeklik buğday genotipinin verim ve kalite özelliklerini incelemiştir. Elde ettiği sonuçlara göre; ortalama protein oranını %11.39, yaş gluten değerini %27.41 ve Gluten indeksi değerini %79.25 olarak saptamıştır. Aydoğan vd. (2006) çalışmalarında ekmeklik buğday genotiplerinde protein oranı, kuru gluten, mini SDS sedimantasyon, enerji değeri ve bin tane ağırlığı gibi bazı kalite özelliklerini incelemişlerdir. Kuru gluten ortalama değerini %11 olarak saptamışlardır. Enerji değeri bakımından da Konya-2002 ve Bezostaya-1 çeşitlerinin yüksek, Çetinel çeşitinin ise düşük enerji değerine sahip olduğunu ve ortalama enerji değerinin ise 193 j olduğunu belirtmişlerdir. Shuaib vd. (2007), Pakistan ın değişik ekolojik bölgelerinde yetişen 13 buğday çeşitinin SDS-PAGE ile analizini yapmışlar ve yüksek ve düşük molekül ağırlıklı glutenin bant 18

30 desenlerini belirlemişlerdir. Sonuçların ıslah programlarında ve genetik çeşitliliğin belirlenmesinde kullanılabilir olduğunu bildirmişlerdir. Doğanlar vd. (2008), süne emgi oranı ve zeleny sedim değerleri arasındaki ilişkiyi belirleyebilmek için elde ettikleri verileri SPSS istatistik paket program ile değerlendirmiş ve sedim değerleri ile süne bulaşıklık oranlarına ait korelasyon katsayılarını belirlenmişlerdir. Menderis vd. (2008) tarafından 15 buğday genotipinin kalite değerleri belirlenerek ekmeklik kaliteleri değerlendirilmiştir. Protein oranı, yaş gluten, kuru gluten, zeleny sedimantasyon ve gluten indeksi değerleri incelenmiş ve sırasıyla %11.79, %32.11, %10.59, 32.5 ml ve %79.54 değerleri elde edilmiştir. Öztürk ve Gökkuş (2008) makalelerinde azotlu gübrelemenin ekmeklik buğdayın verim ve kalitesi üzerine etkilerinden söz etmişler ve kalite öğelerinden yaş gluten değeri ortalamasını %28.3, Gluten indeksi değeri ortalamasını %81.1 ve Zeleny sedimantasyon değeri ortalamasını da 34.1 ml bulduklarını belirtmişlerdir. Garg vd. (2009) tarafından, gliadin ve glutenin olarak adlandırılan buğday tohum depo proteinlerinin ekmek kalitesi üzerine önemli etkileri olduğu bildirilmiştir. Ayrıca buğday kalite özelliklerinin Triticale türlerindeki varyasyonu geliştirmede kullanılabileceği de saptanmıştır. Ojaghı ve Akhundova (2010) tarafından acid-page yöntemi ile double haploid buğdaylarda genetik çeşitlilik ve pişme kalitesi belirlenmiştir. Değerlendirmeye alınan öğeler arasındaki ilişkiler SPSS paket programı kullanılarak belirlenmiştir. Bradova ve Stockova nın (2010), 86 adet kışlık buğday çeşiti üzerinde yapmış olduğu çalışmada 21 adet yüksek molekül ağırlıklı ve 18 adet düşük molekül ağırlıklı glutenin bantı saptanmıştır. Glu-A1, Glu-B1 ve Glu-D1 genomlarında sırasıyla 3, 6 ve 4 adet allel ve Glu-A3, Glu-B3 ve Glu-D3 genomlarında ise yine sırasıyla 3, 8 ve 3 adet allel belirlenmiş ve 7+9 ve 5+10 bantlarının ekmek kalitesine olumlu etki yaptığı, 6+8, 2+12 ve Glu-A3e/f bantlarının ise olumsuz etki yaptığı rapor edilmişdir. 19

31 3. MATERYAL ve YÖNTEM Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Biyoteknoloji ve Kalite Laboratuarlarında yürütülen bu çalışmada bitki materyali olarak Türkiye de geliştirilen ya da Türkiye de tescil ettirilen 59 kışlık ekmeklik buğday genotipi kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan çeşitler geliştirildikleri kuruluşlardan sağlanmıştır. Bu genotiplerin glutenin bant desenleri belirlenerek bazı ileri düzey kalite öğeleriyle (protein oranı, zeleny sedimantasyon, enerji değeri, yaş gluten, kuru gluten, gluten indeksi ve gluten elastikiyeti) ilişkilendirilmesi yapılmıştır. 3.1 Materyal Çalışmada materyal olarak kullanılan ekmeklik buğday çeşit ve hatların seçiminde Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Islah ve Genetik Bölümü, Hastalıklara Dayanıklılık Islahı Bölümü ve Kalite ve Teknoloji Bölümünde çalışan uzmanların görüşleri alınmıştır. Seçim işlemi genotiplerin verim düzeyi, sarı pasa dayanıklılığı, süne zararına dayanıklılığı, tane rengi, zeleny sedimantasyon düzeyi ile ekmek yapım kalitesine olumlu (5+10) ve olumsuz (2+12) etki veren bant gruplarının varlığına göre yapılmıştır. 48 çeşit ve yılı ekim dönemine ait ekmeklik buğday verim denemesinden alınan Ç-5, Ç-9, Ç-11, Ç-12, Ç-14, Ç-15, Ç-16, Ç-17, Ç-19, Ç-21, Ç-22 no. lu 11 hat olmak üzere toplamda 59 genotip çalışmada materyal olarak kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan 48 çeşite ilişkin; ilgili kurum, kılçıklılık durumu, tane rengi, sarı pasa dayanıklılığı ve verim düzeyi gibi bilgiler ile geliştirildikleri kuruluşlar çizelge 3.1 de belirtilmiştir. 20

32 Çizelge 3.1 Çalışmada kullanılan genotipler S.N ÇEŞİT/HAT KURUM KILÇIK TANE RENGİ SARI PAS VERİM 1 Bezostaya-1 STAEM kılçıksız kırmızı hassas yüksek 2 Gerek-79 ATAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 3 Dağdaş-94 BDUAAEM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 4 Pehlivan TTAEM kılçıksız kırmızı orta yüksek 5 Gün-91 TARM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 6 İkizce-96 TARM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 7 Zencirci TARM kılçıklı beyaz orta yüksek 8 Demir-2000 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı yüksek 9 Bayraktar TARM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 10 Tosunbey TARM kılçıklı beyaz orta yüksek 11 Kınacı-97 BDUAAEM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 12 Harmankaya- 99 ATAEM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 13 Sivas111/33 TARM kılçıklı beyaz hassas düşük 14 Ak-702 ATAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 15 Ankara 093/44 TARM kılçıklı beyaz hassas düşük 16 Köse220/33 TARM kılçıksız kırmızı hassas düşük 17 Yektay-406 ATAEM kılçıklı kırmızı orta düşük 18 Haymana-79 TARM kılçıklı kırmızı hassas düşük 19 Kırkpınar-79 TTAEM kılçıklı beyaz hassas düşük 20 Atay-85 ATAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 21 Kırgız-95 ATAEM kılçıklı beyaz hassas düşük 22 Bolal-2973 ATAEM kılçıklı kırmızı hassas düşük 23 Kutluk-94 ATAEM kılçıklı beyaz hassas düşük 24 Sultan-95 ATAEM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 25 Yayla-305 ATAEM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 26 Kıraç-66 ATAEM kılçıklı beyaz hassas düşük 27 Kate-A1 TTAEM kılçıksız kırmızı hassas yüksek 28 Mızrak TARM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 29 Atlı-2002 TARM kılçıklı kırmızı orta yüksek 30 Yakar-99 TARM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 21

33 Çizelge 3.1 Çalışmada kullanılan genotipler (devam) S.N ÇEŞİT/HAT KURUM KILÇIK TANE RENGİ SARI PAS VERİM 31 Uzunyayla TARM kılçıklı beyaz orta yüksek 32 Eser TARM kılçıklı beyaz orta yüksek 33 Seval TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı yüksek 34 Ç-5 TARM kılçıklı beyaz hassas yüksek 35 Ç-9 TARM kılçıklı beyaz hassas yüksek 36 Ç-11 TARM kılçıklı beyaz dayanıklı düşük 37 Ç-12 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı düşük 38 Ç-14 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı yüksek 39 Ç-15 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı düşük 40 Ç-16 TARM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 41 Ç-17 TARM kılçıklı beyaz hassas yüksek 42 Ç-19 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı yüksek 43 Ç-21 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı yüksek 44 Ç-22 TARM kılçıklı kırmızı dayanıklı yüksek 45 Prostor TTAEM kılçıksız kırmızı hassas yüksek 46 Saroz-95 TTAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 47 Süzen-97 ATAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 48 Aytin-98 ATAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 49 Altay-2000 ATAEM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 50 Doğu-2002 DATAE kılçıklı kırmızı hassas düşük 51 Karasu-2002 DATAE kılçıksız kırmızı hassas düşük 52 Palandöken DATAE kılçıklı beyaz dayanıklı düşük 53 Yıldız-98 ATAEM kılçıklı beyaz orta düşük 54 Hawk DATAE kılçıklı kırmızı hassas düşük 55 Çetinel-2000 ATAEM kılçıklı beyaz dayanıklı düşük 56 Göksu-99 BDUAAEM kılçıklı beyaz dayanıklı yüksek 57 Karahan-99 BDUAAEM kılçıklı beyaz hassas yüksek 58 Bağcı-2002 BDUAAEM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 59 Konya-2002 BDUAAEM kılçıklı kırmızı hassas yüksek 22