Farklı nane (Mentha piperita L. ve Mentha pulegium L.) türlerinin doğal ve doku kültürü yardımıyla geliştirilip sekonder metabolit ve uçucu bileşenlerinin tespiti
Identification of secondary metabolites and essential oils from different Mint species (Mentha x piperita L.ve Mentha pulegium L.) grown from naturally cutting and developed through tissue culture
Yazar: EMİNE AYAZ
Danışman: PROF. DR. ABDÜLREZZAK MEMON
Uşak Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada, nanenin iki türünün (Mentha x piperita L., Mentha pulegium L.) mikroçoğaltım yöntemiyle ve doğal ortamda geliştirilip uçucu bileşenlerinin ve sekonder metabolitlerinin tespit edilerek karşılaştırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda, her iki bitki mikroçoğaltım yöntemi ve doğal ortamda yetiştirilerek uçucu bileşenleri araştırılmıştır. Aynı zamanda mikroçoğaltım yöntemiyle geliştirilen bitkiler morfolojik ve fizyolojik olarak incelenmiştir. Ek olarak her iki türde de farklı hormon konsantrasyonları kullanılarak kallus gelişimleri değerlendirilmiştir. Bitkilerin yaprak numunelerindeki uçucu bileşenleri Tepe Boşluğu-Katı Faz Mikro Ekstraksiyonu (HS-SPME) tekniği ile ekstraksiyon işlemi yapıldıktan sonra GC-MS kullanılarak analiz yapılmıştır. Mikroçoğaltım için her iki türde de 100 µl/L NAA (Naphthylacetic Asit) ve 600µL/L IBA ( Indol Butyric Asit) hormon seviyelerinde kök ve gövde oluşumu tespit edilmiştir.Mentha pulegium türünün kallus gelişimi için 100 µL/L NAA ve 250µL/L BAP (Benzylaminopurine) hormon seviyelerinin uygun olduğu görülmüştür.Biyokimyasal analizlerden, mikroçoğaltım ile geliştirilen Mentha x piperita türürün GC-MS analizleri sonucunda, limonen (%7.22),  karvon (%76.16), caryophyllene  (%0.99) ve beta-myrcene (%4.08) oranlarında olduğu anlaşılmaktadır, Aynı türün doğal ortamda geliştirilmesinde ise limonen (%2.61), menthol (%22.28), p-menthon (% 17.34), caryophyllene (% 6.23), karvon (%15.28) ve beta-myrcene (%1.20) oranlarında olduğu tespit edilmiştir. Mentha pulegium L. türünün mikroçoğaltım yöntemi ile geliştirilen yaprak numunelerinde pulegon (% 68.16), karvon (% 7.24), piperitenone (% 3.47), 3-octanone (% 1.99) ve menthalactone (2.00) oranlarında gözlemlenmiştir. Aynı türün doğal ortamda geliştirilen yaprak numunelerinde pulegon (% 90.75), piperitenone (%1.00), menthalactone (% 0.02) ve 3-octanone (% 0.03) oranlarında bulunmuştur. Mikroçoğaltım yöntemi ile geliştirilen Mentha x piperita da, doğal ortamda yetiştirilen bitkiye nazaran miktarları karvon  5 kat, limonen 3 kat ve beta myrcene 4 kat daha fazla tespit edilmiştir. Mentha pulegium'un doğal ortama nazaran mikroçoğaltım yöntemiyle geliştirilmesinde miktarları karvon 7 kat, piperiton 3 kat, 3-octanone 2 kat ve menthalactone 2 kat olarak tespit edilmiştir. Bu sonuçlar bitkilerin mikroçoğaltım ile geliştirilmesinde alternatif tıpta kullanılan bazı sekonder metabolitlerin daha fazla olduğunu göstermiştir. Bu bileşenlerin mikroçoğaltım yöntemiyle fazla miktarlarda elde edilmesi ekonomik alanda yarar sağlayacaktır.

Abstract:
In this study, two mint species (Mentha x piperita L., Mentha pulegium L.) were developed by two different methods; one by natural cuttings and the other by micropropagation. This research aim to identify and compare the volatile compounds and secondary metabolites in the leaves of both menthe species developed through natural cuttings and by micropropagation. At the same time, some morphological and physiological parameters of these plants grown these two methods were studied. Besides, callus in these two species were generated by using different hormonal ratios and concentrations. The volatile components of plants in leaf samples were extracted by the Headspace-Solid Phase Microextraction (HS-SPME) technique, and metabolites were analyzed by GC-MS.Data show that the successful root and stem formation took place one week after growing on MS media supplied with 100 µl/l NAA (Naphthylacetic acid) and 600µL/l IBA ( Indole Butyric Acid). Through micropropagation, both Mentha spp. Increased in multiplication rates around 6-fold per month compared to the traditional propagation method. Hormone levels of 100 µl/l NAA and 250µL/l bap (Benzylaminopurine) were found to be most appropriate for callus development of Mentha pulegium species. GC-MS analysis showed that the leaves of Mentha x piperita developed by Micropropagation contain   7.22 % limonene, 76.16 % carvone, 0.99 % caryophyllene and 4.08 % beta-mirsen. On the other Mentha grown by natural cutting had 2.6 % Limonene, 22.28 % menthol, 17.34 % P-menthon, 6,23 % caryophyllene, 15.28 % carvone and  1.2 % beta-myrcene in their leaves. Mentha pulegium L. developed by micropropagation method had 68.16 % pulegon, 7.24 % carvone, 3.47 % piperitenone, 1.99 % 3-octanone and 2.00 % menthalactone were observed in their leaf samples. On the contrary plants developed from natural cuttings had 90.75 %  Pulegone, 1.00 % piperitenone, 0.02 % menthalactone and 0.03 % 3-octanone in their leaves. Mentha x piperita, developed by micropropagation method, has 5 times more karvon, 3 times more limonene and 4 times more beta myrcene than the plant grown through natural cuttings. Mentha pulegium developed by micropropagation method had 7-fold carvone, 3-fold piperitone, 2-fold 3-octanone and 2-fold menthalactone. Compared to plants grown through natural cuttings. These results showed that the plants developed through micropropagation had several fold high amounts of essential metabolites generally used in natural and alternative medicine. This indicated that micropropagation method for mentha development is economically better than plants obtained through natural cuttings.