Azot protoksit ve orizalinin 41 B ile fercal asma anaçlarında mutajenik etkileri
Mutagenic effects of nitrogen protoxide and oryzalin on 41 b and fercal grapevine rootstocks
Yazar: OSMAN DOĞAN
Danışman: PROF. DR. ZEKİ KARA
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Bitki ıslahı = Plant breeding ; Mutasyon = Mutation ; Poliploit = Polyploidy ; Somatik mutasyon = Somatic mutation ; Somatik poliploid = Somatic polyploid

Özet:
Asma (Vitis spp.), küresel boyutta sosyal ve ekonomik açıdan en önemli bitkilerden birisidir.  Üzüm çeşitleri ve asma anaçlarının geliştirilmesi günümüzdeki tüketici taleplerinin yanı sıra iklim değişikliğine uyum sağlamak için giderek artan bir önem taşımaktadır. Bugüne kadar seleksiyon ve melezleme çalışmalarıyla elde edilen asma anaçları, tüm talepleri karşılayamamaktadır. Çoğu asma anacı Avrupa bağ bölgeleri için seçilmiş olsa da ülkemizdeki kireçli ve sığ topraklarda, kısa vejetasyonlu bağ alanlarında üretici gereksinimlerini tam olarak karşılayamamaktadırlar. Asma ıslahında doğal genetik çeşitlilikten yeni genotipler elde etmede mutantlar, melezlemeye kıyasla daha umut vericidir. Poliploit bitkiler, diploit akrabalarına kıyasla çeşitli açılardan daha iyi performans gösterirler. Bu çalışmada, 41 B ve Fercal asma anaçlarının büyüme için uyarılmış tohum ve çeliklerine orizalin ve N2O gazının farklı doz ve sürelerde uygulanarak poliploit asma anaçları elde edilmedeki etkinlikleri incelenmiştir. Kimyasal mutajen uygulamalarının LD50 değerleri belirlenmiş, morfolojik ve sitolojik etkileri makroskobik, mikroskobik ve sitolojik yöntemlerle incelenmiştir. Tüm mutajen uygulamalarında canlılık oranları azalttığı gibi, uygulama süresi ve doz artışına zıt bir şekilde LD50 değerleri de azalmıştır. Orizalin ve N2O uygulamalarıyla uyardığımız poliploit bireylerin yaprak kalınlığı ve klorofil içeriklerinde diploit ebeveynlerine kıyasla önemli artışlar belirlenmiştir. Benzer şekilde poliploit bireylerin stoma boyutları önemli ölçüde artarken stoma yoğunlukları azalmış, kloroplast sayılarında önemli artışlar kaydedilmiştir. Kloroplast ve stoma ölçümleri sonucunda mutant olduğu düşünülen 55 adet örnekte FC analizleri yapılmıştır. FC analizinde, Fercal neslinden 1 adet tetraploit, 4 adet miksoploit ve 41 B neslinden ise 1 adet miksoploit bitki seçilmiştir. Fercal asma anacı tohumlarına N2O gazının 10 bar 96 saat uygulaması sunucunda tetraploit elde edilirken miksoploit bitkiler 41 B ve Fercal asma anacının her ikisinde de orizalinin 100 μM 96 saat uygulaması yapılan fideler arasından seçilmiştir. Miksoploit ve tetraploit bireylerin nükleer DNA içeriği diploit bitkilerle karşılaştırıldığında sırasıyla 1.34 ve 2.00 kat artmıştır. Poliploit anaç genotiplerinin kök ucu örneklerinde yapılan kromozom sayımında tetraploit Fercal asma genotipinin kromozom sayısı diploit orijinaline kıyasla 2 kat arttığı doğrulanmıştır. 41 B ve Fercal asma anaçlarında farklı doz ve sürelerdeki orizalin ve N2O uygulamaları poliploit bitki uyarımında etkili bulunmuştur. Uygulamaların poliploidinin doğrulanması, poliploit bireylerin tespitinde ön veriler olarak kullanılan stoma özellikleri ve kloroplast sayımları kısmen başarılı bulunmuştur. FC analizi miksoploit genotiperin tespitinde vazgeçilmez olarak görülmektedir. Poliploidi uyarımında elde edilen mutantların ploidi düzeylerinin tespiti için FC analizi ve kesin doğrulama için kromozom sayımlarının gerekliliği düşünülmektedir. Bundan sonraki poliploit mutant elde etme çalışmalarında asma anacı genotiplerine, 100 μM-96-saat orzalinin ve 10 bar 96-saat N2O dozları öncelikli olarak test edilebilir.

Abstract:
Grape (Vitis spp.) is one of the most important crops globally, both socially and economically. The development of grape varieties and vine rootstocks is of increasing importance to adapt to climate change as well as today's consumer demands. The vine rootstocks obtained by selection and hybridization studies have not been able to meet all demands. Although most grape rootstocks are selected for the European vineyard regions, they cannot fully meet the needs of the producers in the calcareous and shallow soils and vineyard areas with short vegetation in our country. In grape breeding, mutants are more promising than crossbreeding in obtaining new genotypes from natural genetic diversity. Polyploid plants outperform their diploid relatives in several respects. In this study, the effects of oryzalin and N2O gas on seeds and cuttings stimulated for growth of 41 B and Fercal rootstocks were investigated in obtaining polyploid rootstocks by applying different doses and application times. LD50 values of chemical mutagen applications were determined, morphological and cytological effects were examined by macroscopic, microscopic, and cytological methods. Significant increases were determined in leaf thickness and chlorophyll contents of polyploid seedlings, which we stimulated with oryzalin and N2O applications, compared to their diploid parents. Similarly, stomatal sizes of polyploid individuals increased significantly, while their stomatal densities decreased, and significant increases were recorded in chloroplast numbers. FC analyses were performed on 55 samples that were thought to be mutant because of chloroplast and stoma measurements. In FC analyses, 1 tetraploid seedling from Fercal offspring, 4 mixoploid seedlings and 1 mixoploid seedling from 41 B offspring were selected. While tetraploid mutant was obtained by applying N2O gas to Fercal vine rootstock seeds for 96 hours at 10 bar, mixoploid seedlings were selected among the seedlings in which 100 μM-96-hour of oryzalin was applied to both grapevine rootstocks. The nuclear DNA content of mixoploid and tetraploid offspring was increased by 1.34 and 2.00-fold, respectively, when compared to their diploid parents. Chromosome counts of root tip samples of polyploid grapevine rootstock offspring confirmed that the chromosome number of the tetraploid Fercal grapevine rootstock offspring was increased by 2 times compared to the diploid parent. Different doses and durations of oryzalin and N2O applications to 41 B and Fercal rootstocks were effective in stimulating polyploid plants. The stomatal characteristics and chloroplast counts, which were used as preliminary data in the confirmation of the polyploidy of the applications and the detection of polyploid individuals, were found to be partially successful. FC analysis was indispensable in detecting the mixoploid genotype. FC analysis for the detection of ploidy levels of mutants obtained in polyploidy induction and chromosome count were deemed necessary for definitive confirmation. In future studies to obtain polyploid mutants in grapevine rootstock genotypes, 100 μM-96-hour oryzalin and 10 bar 96-hour N2O can be tested with priority.