Karadeniz Bölgesi Yerel Sivri Biber Genotiplerinin Toplanması ve Morfolojik Özelliklerinin Belirlenmesi Üzerine Bir Araştırma Hayati Kar, Onur Karaağaç, Beyhan Kibar, Aydın Apaydın Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü, SAMSUN ÖZET: Karadeniz Bölgesi yerel sivri biber genotiplerinin toplanması ve morfolojik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla yapılan çalışmada bölgede biber yetiştiriciliğinin yoğun olarak yapıldığı başta Samsun ili olmak üzere, Amasya, Tokat, Kastamonu, Bartın, Bolu, Gümüşhane, Ordu ve Giresun illerinden materyal toplanmıştır. Toplanan materyalin bitkisel ve meyve özellikleri belirlenerek morfolojik olarak tanımlanması yapılmıştır. Aynı zamanda toplanan materyal Cluster analizine tabi tutularak benzerlikleri ve farklılıkları ortaya konmuştur. Genotipler Cluster (Küme) analizi sonucunda 7 grup olarak kümelenmiş ve buna göre tanımlanmışlardır. Cluster analiz sonucu 84 ve 99, 131 ve 172 no lu tiplerin birbirine oldukça benzer olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca 170-166 ve 170-173 nolu tiplerin de morfolojik özellikleri yönünden birbirinden oldukça farklı olduğu belirlenmiştir. Cluster analizi sonucu ortaya çıkan dendogramdan elde edilen yorumlar hem devam eden ıslah programının daha iyi ilerlemesine hem de farklı tiplerin muhafazaya alınması zorunluluğu gibi konularda yol gösterici olmuştur. Anahtar Kelimeler: Biber, genetik kaynaklar, morfolojk karakterizasyon, cluster analizi An Investigation on the Collection of Domestic Green Pepper Genotypes in The Black- Sea Region of Turkey and Determination of Their Morphological Traits ABSTRACT: Experiment material was collected from Samsun, Amasya, Tokat, Kastamonu, Bartın, Gümüşhane and Giresun provinces where especially in Samsun pepper has been grown intensively in the investigation on the collection of domestic green pepper genotypes in the Black-sea region of Turkey and determination of their morphological traits. Morphological identification of the collected material was done by determining their vegetative and pomological traits. At the same time collected material was analyzed by Cluster method and differences and similarities were identified in the material. As a result of the Cluster analyze genotypes were identified into the 7 groups. As a result of the Cluster analyze it was established that the types having numbers 84, 99,131 and 172 were pretty similar to each other. In addition it was established that the types having numbers 170-166 and 170-173 were pretty different between themselves. Interpretations on the dendogram obtained from Cluster analyze have provided some knowledge to develop the improvement program and regarding necessity for the preservation of the different types Key Words: Pepper, genetic resources, morphological characterization, cluster analysis GİRİŞ Biber, gerek dünyada ve gerekse Türkiye de uzun yıllardan beri kültürü yapılan, severek tüketilen, içerdiği vitamin ve mineral maddelerce insan beslenmesi ve sağlığına önemli katkısı olan sebzelerden biridir. Ekonomik değeri oldukça yüksek olan biberler, başta taze, salça, kurutmalık pul ve toz biber olmak üzere turşu, sos, közlenmiş konserve, çeşni gibi fazla sayıda değerlendirme şekillerine sahiptirler. Ülkemiz, dünya biber üretimi bakımından Çin ve Meksika dan sonra, 1.829.000 ton ile 3. sırada yer almaktadır (Anonymous, 2007). Ülkemizin biber üretim miktarı iller bazında incelendiğinde en önemli üretim merkezlerini Antalya, Bursa ve Samsun illeri oluşturmaktadır. Karadeniz bölgesinde ise Samsun ilinden sonra diğer önemli biber üreticisi iller Tokat, Amasya, Zonguldak, Bartın ve Bolu illeri şeklinde sıralanmaktadır.
Türkiye, önemli gen merkezlerinden biri olup bitki genetik kaynakları ve genetik çeşitlilik bakımından dünyadaki en önemli ülkelerden birisidir. Anadolu nun Capsicum annuum L. türü için bir mikro gen merkezi olduğu belirtilmiştir (Küçük, 2001). Genetik kaynaklar ise bitki ıslah çalışmalarında yeni çeşitlerin geliştirilebilmesi ve genetik varyasyonun oluşturulabilmesi yönünden önemli gen havuzlarıdır (Bliss, 1981). Islah programlarının ana materyallerini oluşturan ve geniş oranda varyasyon gösteren yerel çeşitler yetiştirildikleri farklı ekolojilere adaptasyon yetenekleri, hastalık ve zararlılara dayanıklılıkları ve birçok istenen kalite özelliğine sahip olmaları nedeniyle bitki genetik kaynakları koleksiyonları içerisinde önemli bir yer tutmaktadır ve ıslah çalışmalarının eşsiz kaynaklarıdır (Küçük vd., 2003). Günümüzde birçok yerel çeşitin yerini hibrit ve transgenik çeşitler almaya başlamıştır (Morico vd., 1998). Bu durum, zamanla genetik erozyonun oluşumuna neden olmaya başlamıştır (Tan, 1998). Bu nedenle, ülkemizin mevcut zengin biyolojik çeşitliliğini korumak için mevcut biber gen kaynaklarımızın toplanması, morfolojik özelliklerinin belirlenmesi, ıslah programlarına alınarak yeni çeşitlerin geliştirilmesi ve toplanan materyalin gen bankalarında muhafaza edilmesi büyük önem taşımaktadır (Anonymous, 2004; Balkaya ve Yanmaz, 2001). Ülkemizde bu amaca yönelik olarak değişik araştırıcılar tarafından farklı lokasyonlarda biber gen kaynakları toplama ve değerlendirmesi üzerine çalışmalar yapılmıştır (Sürmeli ve Erdoğan, 1985; İnan, 1988; Ekiz ve Kemer, 1995; Akıncı ve Akıncı, 2004). Ayrıca Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü bünyesindeki Genetik Kaynaklar bölümü tarafından da, ülkemizin birçok bölgesinde Capsicum cinsine bağlı tür ve alt türlere ait gen kaynakları toplanmıştır (Küçük, 2001). Karakterizasyon çalışmalarından sonra elde edilen verileri kullanarak biber tür, alt tür yada yerel çeşitler arasında mevcut benzerlik-farklılıklar ve gruplandırmalar Cluster (Küme) analizi kullanılmak suretiyle gösterilebilmektedir (Oliveira vd., 1999; Düzyaman ve Vural, 2002; Rivera Martinez vd., 2004, Balkaya vd., 2005). Bu çalışma ile bölgede mevcut sivri biber genetik kaynaklarının toplanması ve karakterizasyonlarının yapılarak değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Yürütülen bu çalışma ile yerel sivri biber populasyonlarındaki morfolojik varyabilite hakkında detaylı bilgiler elde edilmiştir. MATERYAL VE METOT Bu çalışma Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsünde Yürütülen Türkiye F1 Hibrit Sebze Çeşitlerinin Geliştirilmesi ve Tohumluk Üretiminde Kamu-Özel Sektör İşbirliği projesinin alt projesi olan Karadeniz Bölgesi Biber Gen Havuzunun Geliştirilmesi çalışmasının altında yapılmıştır. Deneme materyalini Samsun, Amasya, Tokat, Kastamonu, Bartın, Bolu, Gümüşhane, Ordu ve Giresun illerinden toplanan sivri biber gen kaynakları oluşturmaktadır (Tablo 1). Deneme 2004 2005 yılları arasında Karadeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü nde yürütülmüştür. Fide yetiştiriciliği ısıtmasız plastik serada 3:1 oranında torf : perlit karışımından oluşan viyollerde yapılmıştır. Araziye, taban gübresi olarak 43 kg\da DAP ve 15 kg\da CAN verilmiştir. Fideler 4 5 gerçek yapraklı büyüklüğe geldiklerinde dikim işlemi gerçekleştirilmiştir. Her tipten 20
fide 40 X 100 cm mesafeyle tek sıralı olarak dikilmiştir. Dikimden sonra araziye damla sulama sistemi kurulmuştur. Deneme süresince kültürel işlemler, düzenli olarak yürütülmüştür. yerler Tablo 1. Gen kaynakları toplama çalışmaları sonucunda elde edilen materyaller ve alındıkları Materyal No Alındığı Yer Materyal No Alındığı Yer 65 Amasya - Taşova 106 Samsun 69 Samsun 110 Samsun 71 Samsun 115 Amasya 75 Samsun- Bafra 123 Kastamonu - Hanönü 76 Giresun - Şebinkarahisar 124 Kastamonu 77 Amasya 127 Kastamonu - Azdavay 78 Amasya 129 Kastamonu - Azdavay 80 Amasya 130 Kastamonu - İnebolu 82 Amasya 131 Kastamonu - İnebolu 84 Amasya - Taşova 137 Gümüşhane - Şiran 85 Amasya - Merzifon 159 Tokat - Turhal 86 Amasya 160 Samsun 88 Bartın - Kurucaşile 163 Samsun 90 Bartın - Kurucaşile 166 Samsun 92 Bartın - Amasra 169 Samsun - Çarşamba 99 Ordu 170 Samsun - Çarşamba 100 Samsun 172 Bolu 101 Samsun 173 Samsun - Çarşamba 105 Samsun Tablo 2. Denemede incelenen morfolojik özellikler İncelenen özellik Açıklamalar Bitki duruşu Bitki gücü Gövde uzunluğu Boğum arası uzunluğu Boğumda antosiyanin oluşumu Yaprak büyüklüğü Yaprak rengi Meyve tutumu Meyve rengi Olgun meyve rengi Meyvede parlaklık Meyve duruşu Meyve sap çukuru Meyve tadı Meyve eni Meyve boyu Meyve eti kalınlığı Dik, yarı dik, yatık Zayıf, orta, güçlü, çok güçlü Kısa, orta, uzun Kısa, orta, uzun Yok, az, orta, çok Büyük, orta, küçük Açık yeşil, yeşil, koyu yeşil Çok, orta, az Açık yeşil, yeşil, koyu yeşil Açık kırmızı, kırmızı, koyu kırmızı Az, orta, kuvvetli Dik, yatay, sarkık Yok, var Tatlı, acı İnce, orta, kalın Kısa, orta, uzun, çok uzun İnce, orta, kalın Biberlerde morfolojik karakterizasyon işlemi için tüm dünyada baz alınan Uluslararası Yeni Bitki Çeşitlerini Koruma Birliği (UPOV) tarafından geliştirilen kriterlerin (Anonymous,1994)
modifiye edilmesiyle belirlenen özellikler kullanılmıştır (Tablo 2). 2004 yılında 37 adet materyal toplanmış ve 2005 yılında ise toplanan bu materyalin morfolojik karakterizasyonu yapılmıştır. Sivri biber populasyonlarının karakterizasyonu sonucunda elde edilen verilerin değerlendirilmesi için SAS-JMP (5.01) istatistiksel analiz paket programı kullanılmıştır. Daha sonra genotiplerin birbirleri ile benzerlik ve farklılıklarını gösteren dendogram oluşturulmuştur. Bu dendogram Ward Metoduna göre Cluster (Küme) Analizinin yapılmasıyla ortaya çıkmıştır (Panayotov vd., 2000; Keleş vd., 2004; Zewdie vd., 2004; Balkaya vd., 2005). BULGULAR VE TARTIŞMA Sivri biber genotiplerinin morfolojik bakımdan varvabilitelerinin saptanması çalışması, toplam 37 genotip üzerinde yürütülmüştür. Genotipler, bitki özellikleri (5 adet), yaprak özellikleri (2 adet) ve meyve özelliklerini (10 adet) kapsayan toplam 17 özellik yönünden değerlendirilmiştir. Karakterizasyon sonucu elde edilen verilere Cluster (Küme) analizi uygulanmıştır. Cluster analizi sonucunda oluşan dendogramda genotipler, 7 grup olarak tanımlanmıştır (Şekil 1). Dendogram sonucunda oluşan gruplar Tablo 3 te verilmektedir. Tablo 3. Cluster analizi sonucunda elde edilen sivri biber genotiplerinin grupları Grup Genotipler Toplam Genotip A 71, 77, 78, 80, 84, 92, 99, 100, 106, 115, 123, 124, 137, 159, 160, 170 16 B 65, 85, 105, 129, 130 5 C 86, 88, 173 3 D 75, 76, 127, 131, 169, 172 6 E 82, 90 2 F 101, 110 2 G 69, 163, 166 3 37 Grupların genel özellikleri aşağıda ayrıntılı olarak verilmiştir. Grup A: Cluster analizi sonucunda oluşan gruplar içerisinde 16 genotip ile en fazla genetik materyalin kümelendiği grup olarak belirlenmiştir (Tablo 3). Bu grupta yer alan genotiplerin meyve tutumunun yüksek olmasından dolayı özellikle verimliliğin arttırılmasına yönelik çeşit ıslah çalışmalarında değerlendirilmeleri yararlı olacaktır. İstenilen bir özellik olan koyu yeşil renkli meyvelere sahip olup olgun meyveleri koyu kırmızı renk tonlarındadır. Boğumda antosiyanin oluşumu azdır. Grup B: Toplam 5 genotipten oluşmaktadır. Tüm gruplar içerisinde bitki gücü en iyi olan ve en küçük yapraklı genotiplerden oluşmuştur. Meyve tutumu orta düzeydedir. Grup A da olduğu gibi boğumda antosiyanin oluşumu azdır. Gövde uzunluğu (13.3 cm) ve boğum arası uzunluğu (7.6 cm) en kısa olan genotipleri temsil eden gruptur (Tablo 4).
Grup C: Bu grup, 3 adet genotip ile temsil edilmiştir. Bu grubun verimlilik düzeyinin diğer gruplara kıyasla orta düzeyde olduğu, grubu temsil eden meyvelerin ise açık yeşil renkli ve acı oldukları belirlenmiştir. Ayrıca boğum arası uzunluğu (17.3 cm) en yüksek olan gruptur. Grup D: Dendogramda oluşan gruplar içerisinde Grup A dan sonra en fazla genotipe sahip olan (6 genotip) gruptur (Tablo 4). Bu grupta yer alan genotiplerin meyve tutumu az ve meyve boyu en kısadır (12.68 cm). Grup E: 2 adet genotipten oluşmuştur. Diğer gruplardan farklı olarak bitki duruşu yarı dik yapıdadır. Meyve tutumu orta düzeydedir. Meyve eni bakımından en düşük değerlere sahip olan gruptur. Meyve eninin küçük, meyve boyunun uzun (17 cm) olmasından dolayı kıl biber şeklindedir. A B C D E F G Şekil 1. Cluster analizi sonucunda elde edilen dendogram Grup F: 2 adet genotip ile temsil edilmiştir. Diğer gruplardan farklı olarak meyve duruşu yatay pozisyondadır. Meyve tutumu orta düzeydedir. Diğer gruplarla karşılaştırıldığında meyve boyu (18.08 cm) en uzun olan gruptur. Bu istenilen bir özellik olduğu için Grup F içerisinde bulunan genotiplerin meyve boyu özelliği, devam eden ıslah çalışmasında dikkate alınacaktır.
Grup G: 3 adet genotipten oluşmuştur. Meyve tutumu diğer gruplarla karşılaştırıldığında iyi düzeydedir. Bu gruba ait genotiplerde diğer gruplardan farklı olarak sap çukuru bulunmaktadır ve meyvede parlaklık kuvvetlidir (Tablo 4). Ayrıca meyve eni, 2.44 cm ve meyve eti kalınlığı 0.30 cm değeriyle diğer gruplardan daha fazladır. Meyve boyu ise grup F den sonra 17.74 cm ile 2. sıradadır. Cluster analizi sonuçları genotipler baz alınarak incelendiğinde 84 ve 99, 131 ve 172 no lu tiplerin birbirine oldukça benzer olduğu, 170 166 ve 170 173 nolu genotiplerin ise morfolojik varyabilite bakımından birbirine en uzak genotipler olduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar birbirine çok benzer genotiplerin elemine edilmesine ve ıslah çalışmalarında işgücü ve zamandan tasarruf edilmesine katkı sağlayacaktır. Ayrıca birbirine en uzak genotipler ileride bunların arasında yapılacak melezlemeler sonucunda pozitif heterosis oranının yüksek çıkması yönünden önemlidir. Tablo 4. Sivri biber genotiplerinin tanımlanmasında kullanılan özelliklerin gruplar bazında ortalama değerleri Gruplar Karakterler A B C D E F G BD Dik Dik Dik Dik Yarı Dik Dik Dik BG Orta Güçlü Orta Orta Orta Orta Orta GU 17.4 13.3 22.0 19.4 18.0 19.0 22.3 BAU 9.9 7.6 17.3 11.6 12.0 8.3 11.3 BAO Az Az Orta Orta Orta Orta Orta YB Orta Küçük Orta Orta Orta Orta Orta YR Yeşil Koyu Yeşil Yeşil Yeşil Yeşil Yeşil Yeşil MT İyi Orta Orta Az Orta Orta İyi MR Koyu Yeşil Yeşil Açık Yeşil Yeşil Yeşil Yeşil Yeşil OMR Koyu Kırmızı Kırmızı Kırmızı Kırmızı Kırmızı Kırmızı Kırmızı MP Orta Orta Orta Orta Orta Orta Kuvvetli MD Sarkık Sarkık Sarkık Sarkık Sarkık Yatay Sarkık MSÇ Yok Yok Yok Yok Yok Yok Var MTA Tatlı Tatlı Acı Tatlı Tatlı Tatlı Tatlı ME 1.12 1.46 1.17 1.63 0.94 1.20 2.44 MB 15.68 16.33 14.79 12.68 17.00 18.08 17.74 MEK 0.13 0.13 0.15 0.16 0.13 0.18 0.30 BD: Bitki duruşu, BG: Bitki gücü, GU: Gövde uzunluğu (cm), BAU: Boğum arası uzunluğu (cm), BAO: Boğumda antosiyanin oluşumu, YB: Yaprak büyüklüğü, YR: Yaprak rengi, MT: Meyve tutumu, MR: Meyve rengi, OMR: Olgun meyve rengi, MP: Meyvede parlaklık, MD: Meyve duruşu, MSÇ: Meyve sap çukuru, MTA: Meyve tadı, ME: Meyve eni (cm), MB: Meyve boyu (cm), MEK: Meyve eti kalınlığı (cm)
KAYNAKLAR Anonymous 2007. http://www.tuik.gov.tr Akıncı, S., Akıncı, İ. E., 2004. Evaluation of red pepper for spice (Capsicum annuum L.) germplasm resource of Kahramanmaraş region (Turkey). Pakistan Journal of Biological Science 7 (5): 703 710. Anonymous, 1994. Pepper (Capsicum annuum L.) Guidelines For The Conduct Of Tests For Distinctness, Uniformity And Stability. International Union for the Protection of New Varieties of Plants (UPOV) TG/76/7 Anonymous, 1995. Descriptors for Capsicum (Capsicum spp.). International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI). Rome, Italy p110. Anonymous, 2004. Bitkisel Biyolojik Çeşitlilik ve Korunması Projesi. Tarımsal Araştırmalar 1992 2003 Ankara s.69 Balkaya, A., Yanmaz, R., 2001. Bitki genetik kaynaklarının muhafaza imkanları ve tohum gen bankalarının çalışma sistemleri. Ekoloji Çevre Dergisi. 39: 25 30. Balkaya, A., Yanmaz, R., Kar, H., Apaydın, A., 2005. Morphological characterisation of white head cabbage (Brassica oleraceae var. capitata subvar. alba) genotypes in Turkey. New Zeland Journal of Crop and Horticultural Science. 33:1 9. Bliss, F. A., 1981. Utilization of vegetable germplasm. Proceedings of the Symposium. Hortscience, Vol. 16(2): 129 132. Düzyaman, E., Vural, H., 2002. Farklı ekocoğrafik kökenli bamya genotiplerinin morfolojik varyabilitesi üzerinde bir araştırma. Ege Üniv. Ziraat Fak. 39(2): 17 24. Ekiz, H., Kemer, M., 1995. Breeding of Demre pepper. IX th Meeting on Genetics and Breeding on Capsicum and Eggplant. Budapest, Hungary p. 107 115. İnal, A., 2002. Yerel Çeşitlerin Önemi ve Korunması. Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Teknik Broşür No:3 Menemen, İzmir. İnan,Y., 1988. Çarliston Biber Islahı. TAGEM Sonuç Raporu, Yalova 15 s. Keleş, D., Karagül, S., Büyükalaca, S. 2004. Characterization of different pepper genotypes collected from coastal regions of Turkey. 17th International Pepper Conference November 14 16, 2004 in Naples, Florida, USA Küçük, A., 2001. Collecting Solanaceae in Turkey. Solanaceae Genetic Resources in Europe. European Cooperative Programme for Crop Genetic Resources Networks. Nijmegen, The Netherlands p. 39 43. Küçük, A., Mutlu, S., Gürpınar, A., Balkan, C., İçer, B., 2003. Sebze Genetik Kaynakları Araştırma Projesi. TAGEM/TA/BB/98 17 02 003. Bitki Genetik Kaynakları Program Değerlendirme Toplantısı. Tekirdağ Morico, G., F. Grasi, Fideghelli, C., 1998. Horticultural genetic diversity: Conservation and sustainable utilization and related international agreements. World Conference on Horticultural Research. 17-20 June 1998, Rome, Italy. Oliveira, V., Casali, V., Cruz, C., Pereira, P., Braccini, A., 1999. Assessment of genetic diversity in sweet pepper using multivariate analysis. Horticultura - Brasileira. 17:1 19 24. Panayotov, N., Gueorguiev, V., Ivanova, I., 2000. Characteristic and grouping of F1 pepper (Capsicum annuum L.) hybrids on the basis of cluster analysis by morphological characteristic of fruit. Capsicum and Eggplant Newsletter. 19: 62 65. Rivera Martinez, A., Teren Poves, L., Rodriguez Bao, J.M., Andres-Ares, J.L., Fernandez Paz, J., 2004. Characterization of local pepper lines from Northwest Spain. Capsicum & Eggplant Newsletter. 23:25 28. Sürmeli, N., Erdoğan, S., 1985. Yağlık (Salçalık) biber ıslahı. Bahçe Dergisi 14(1 2) 31 35 Yalova. Tan, A.,1998. Current status of plant genetic resources conservation in Turkey. The Proceedings of International Symposium on in Situ conservation of plant genetic diversity. 4-8 November, Antalya, Turkey. Zewdie, Y., Tong, N., Bosland, P., 2004. Establishing a core collection of Capsicum using a cluster analysis with enlightened selection of accesions. Genetic Resources and Crop Evolution. 51: 147 152.