TY  - THES
A1  - Karakas, Esra
T1  - High-resolution studies of epistasis in tomato metabolism
T1  - Hochauflösende Studien zur Epistasierung des Tomatenstoffwechsels
N2  - The inclusion of exotic germplasm serves as a crucial means to enhance allelic and
consequently phenotypic diversity in inbred crop species. Such species have experienced a reduction in diversity due to artificial selection focused on a limited set of traits. The natural biodiversity within ecosystems presents an opportunity to explore various traits influencing plant survival, reproductive fitness and yield potential. In agricultural research, the study of wild species closely related to cultivated plants serves as a means to comprehend the genetic foundations of past domestication events and the polymorphisms essential for future breeding efforts to develop superior varieties. In order to examine the metabolic composition, pinpoint quantitative trait loci (QTL) and facilitate their resolution an extensive large-scale analysis of metabolic QTL (mQTL) was conducted on tomato backcross inbred lines (BILs) derived from a cross between the wild species S. pennellii (5240) incorporated into the background of S. lycopersicum cv. LEA determinate inbred which can be grown in open fields and cv. TOP indeterminate which can be grown in greenhouse conditions. A large number of mQTL associated with primary secondary and lipid metabolism in fruit were identified across the two BIL populations. Epistasis, the interactions between genes at different loci, has been an interest in molecular and quantitative genetics for many decades. The study of epistasis requires the analysis of very large populations with multiple independent genotypes that carry specific genomic regions. In order to understand the genetic basis of tomato fruit metabolism, I extended the work to investigate epistatic interactions of the genomic regions. In addition, two candidate genes were identified through quantitative trait loci underlying fruit-specific sucrose and jasmonic acid derivatives. Finally, in this study, I assessed the genetic framework of fruit metabolic traits with a high level of detail, utilizing the newly created Solanum pennellii (5240) backcrossed introgression lines (n=3000). This investigation resulted in the discovery of promising candidate loci associated with significant fruit quality traits, including those to the abundance of glutamic acid and aspartic acid crucial elements contributing to the development of acidity and flavors.
N2  - Die Einbeziehung von exotischem Keimplasma ist ein wichtiges Mittel zur Verbesserung der allelischen und folglich auch der phänotypischen Vielfalt bei Inzuchtpflanzenarten. Bei diesen Arten hat die künstliche Selektion, die sich auf eine begrenzte Anzahl von Merkmalen konzentriert, zu einem Rückgang der Vielfalt geführt. Die natürliche Artenvielfalt in Ökosystemen bietet die Möglichkeit, verschiedene Merkmale zu erforschen, die das Überleben, die Reproduktionsfähigkeit und das Ertragspotenzial von Pflanzen beeinflussen. In der Agrarforschung dient die Untersuchung von Wildarten, die eng mit Kulturpflanzen verwandt sind, als Mittel zum Verständnis der genetischen Grundlagen vergangener Domestizierungsereignisse und der Polymorphismen, die für künftige Züchtungsbemühungen zur Entwicklung besserer Sorten wichtig sind. Um die metabolische Zusammensetzung zu untersuchen, quantitative Merkmalsloci (QTL) zu identifizieren und ihre Auflösung zu erleichtern, wurde eine umfangreiche Analyse metabolischer QTL (mQTL) an Tomaten-Rückkreuzungs-Inzuchtlinien (BILs) durchgeführt, die aus einer Kreuzung zwischen der Wildart S. pennellii (5240), die in den Hintergrund von S. lycopersicum cv. LEA determinate inbred, die im Freiland angebaut werden kann, und cv. TOP indeterminate, die unter Gewächshausbedingungen angebaut werden kann. In den beiden BIL-Populationen wurde eine große Anzahl von mQTL identifiziert, die mit dem primären Sekundär- und Lipidstoffwechsel in der Frucht in Verbindung stehen. Epistase, die Wechselwirkungen zwischen Genen an verschiedenen Loci, ist seit vielen Jahrzehnten ein Thema in der molekularen und quantitativen Genetik. Die Untersuchung der Epistase erfordert die Analyse sehr großer Populationen mit mehreren unabhängigen Genotypen, die bestimmte genomische Regionen tragen. Um die genetischen Grundlagen des Tomatenfruchtstoffwechsels zu verstehen, habe ich die Arbeit erweitert, um epistatische Interaktionen der genomischen Regionen zu untersuchen. Darüber hinaus wurden zwei Kandidatengene identifiziert, die über quantitative Merkmalsloci den fruchttypischen Saccharose- und Jasmonsäurederivaten zugrunde liegen. Schließlich habe ich in dieser Studie das genetische Gerüst der Fruchtstoffwechselmerkmale mit einem hohen Detaillierungsgrad bewertet, wobei ich die neu geschaffenen Solanum pennellii (5240) Rückkreuzungslinien (n=3000) verwendet habe. Diese Untersuchung führte zur Entdeckung vielversprechender Kandidatenloci, die mit bedeutenden Fruchtqualitätsmerkmalen assoziiert sind, einschließlich derjenigen, die mit der Fülle von Glutaminsäure und Asparaginsäure in Verbindung stehen - entscheidende Elemente, die zur Entwicklung von Säure und Aromen beitragen.
KW  - Epistasis
KW  - QTL mapping
KW  - metabolomics
KW  - backcross inbred line (BIL)
KW  - Epistase
KW  - QTL
KW  - Metabolomik
KW  - Rückkreuzungsinzuchtlinie (BIL)
Y1  - 2024
ER  -