Development of imazamox (IMI) resistant cumin genotype (Cuminum cyminum L.) through in vitro selection
İn vitro seleksiyon yoluyla imazamox (IMI) dayanıklı kimyon (Cuminum cyminum L.) genotipi geliştirilmesi
Yazar: SAMUEL GOITOM MISGINNA
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARSLAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Bitki rejenerasyonu = Plant regeneration ; Cuminum cyminum L. = Cuminum cyminum L. ; Herbisit dayanıklılığı = Herbicide resistance ; Kallus oluşumu = Callus formation ; Kimyon = Cumin ; Somatik embriyogenez = Somatic embryogenesis

Özet:
Several herbicide-tolerant crops have been developed and commercialized as a result of the advancement of plant biotechnology, allowing for high agricultural yields. The objective of this study was to determine imazamox (IMI) herbicide-resistant cumin (Cuminum cyminum L.) genotype through in vitro selection. The experiments were carried out in the Plant Biotechnology Laboratories of Agriculture Faculty, Erciyes University. Hypocotyls from the cumin plant were utilized as the source of explant for the tests, and were cultured on MS (Murashige and Skoog) medium supplemented with various concentrations and combinations of 2,4-D and BAP for callus induction and proliferation. The effect of different concentrations and combinations of  2,4-D and BAP (0.00, 0.50, 1mg/L 2,4-D and 0.00, 0.1, 1mg/L BAP) on callus induction and callus proliferation, as well as the effect of different imazamox (IMI) concentrations (control, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, and 0.1 M) on somatic embryogenesis and plant regeneration of cumin callus were evaluated. The result of the study showed that callus induction rate, callus proliferation rate, and plant regeneration from the callus tissue were significantly affected by the plant growth regulator and imazamox herbicide concentration. The highest values of callus induction rate (76.6%), callus proliferation (87.5%), and plant regeneration (45.8%) were obtained from 0.1mg/L BAP, 1mg/L BAP, and control treatments, respectively. The survival rate of callus tissue and plant regeneration was higher up to 0.06 µM imazamox treated medium, but after 0.06 µM imazamox no plant regeneration was observed. Therefore, 0.06 µM was recommended to get imazamox (IMI) resistant cumin plants. Further studies are needed to test the regenerated imazamox resistant plants under field conditions.

Keywords: Callus, Imazamox (IMI), Cumin, Cuminum cyminum, Herbicide resistant, Plant regeneration, Somatic embryogenesis

Abstract:
Bitki biyoteknolojisindeki gelişmelerin bir sonucu olarak, yüksek verim potansiyeline sahip farklı herbisitere dayanıklı kültür bitkileri geliştirilmiş ve ticarileştirilmiştir. Bu çalışmanın amacı, in vitro seleksiyon yoluyla imazamox (IMI) herbisite dayanıklı kimyon (Cuminum cyminum L.) genotipi geliştirmektir. Çalışmalar Erciyes Üniversites,i Ziraat Fakültesi, Bitki Biyoteknolojisi Laboratuvarlarında yürütülmüştür. Kimyon bitkisinden elde edilen hipokotiller eksplant kaynağı olarak kullanılmış ve kallus oluşumu ve çoğaltımı farklı dozlarda ve oranlarda 2,4-D ve BAP kombinasyonları ile desteklenmiş MS (Murashige ve Skoog) ortamında kültürüne alınmıştır. 2,4-D ve BAP'ın (0,00, 0,50, 1mg/L 2,4-D ve 0,00, 0.1, 1mg/L BAP) farklı konsantrasyon ve kombinasyonlarının kallus oluşumu ve kallus büyümesi üzerindeki etkisi ve oluşan kallusta somatik embriyogenez ve bitki rejenerasyonu üzerine farklı imazamox (IMI) konsantrasyonlarının (kontrol, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 ve 0.1 M) etkisi değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonucu, kallus oluşum hızı, kallus çoğalım hızı ve kallus dokusundan bitki rejenerasyon oranı bitki büyüme düzenleyicisi ve imazamox (IMI) konsantrasyonundan önemli ölçüde etkilendiğini tespit edilmiştir. En yüksek kallus oluşum oranı (%76.6), kallus proliferasyonu (%87.5) ve bitki rejenerasyonu (%45.8) değerleri. Kallus doku gelişimi ve bitki rejenerasyon oranı ve canlılık oranı 0.06 µM'ye kadar etkilenmemiş, ancak 0.06 µM konsantrasyondan sonra kallus gelişimi ve bitki rejenerasyonu olumsuz etkilenmiştir. Bu nedenle, 0.06 µM imazamox dozu in vitro koşullarda yürütülecek çalışmalarda imazamox'a dayanıklı kimyon bitkisi elde etmede üst sınırı olarak belirlenmiştir. İn vitro koşullarda elde edilen imazamox'a dayanıklı bitki regenerantlarının tarla koşullarında da dayanıklılıklarının tespit edilmesine yönelik çalışmaların yapılması gerektiği kanısına varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Bitki Rejenerasyonu, Cuminum cyminum, Herbisite dayanıklılık, Imazamox, Kallus, Kimyon, Somatik embriyogenez