Farklı biber (Capsicum annuum L.) genotipleri üzerinde shed-mikrospor kültürü tekniğinin uygulanması ve mikrospor gelişim aşamalarının belirlenmesi
Application of shed-microspore culture technique on different pepper (Capsicum annuum L.) genotypes and identification of microspore development stages
Yazar: FARUK BERKAY ERİM
Danışman: PROF. DR. AHMET NACİ ONUS
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Dolmalık biber = Bell pepper

Özet:
Solanaceae familyasına ait bir sebze türü olan biber (Capsicum annuum L.) bitkisi ekonomik önemi, iklimsel koşulların uygunluğu ve yetiştiriliş alanları açısından bölgemizde oldukça önemli bir yere sahiptir. Özellikle serada yetiştiriciliğinin yaygın olması ve sebze yetiştiriciliğinde F1 tohum kullanımı ve sebze ıslahının ön plana çıkması doğal olarak biber ıslahının da popüler bir konu olmasına sebep olmuştur. Bölgemizde açıkta ve serada yetiştiriciliği yaygın olarak yapılan biberde; hastalık ve zararlılara dayanıklı, yüksek kalite ve miktarda ürün verebilecek yeni çeşitlerin geliştirilmesi ayrıca bu çeşitlerin korunması önemlidir. Ülkemizde üstün nitelikli yeni çeşitlerin elde edilmesi için klasik ıslah yöntemleri kullanılmakla birlikte; ıslah çalışmalarının uzun yıllar alması, hibrid üretiminin zor ve yavaş olması, yurt dışından tohum girişi nedeniyle biyoteknolojik yöntemlere başvurulmaktadır. Bitki doku kültürü çalışmaları ıslah çalışmalarında kullanılan biyoteknolojik yöntemlerin başında gelmektedir. Bitki doku kültürünün kullanılmasıyla uzun süre gerektiren yeni çeşitlerin ıslahı, geliştirilen çeşitlerin üretimi ve korunması daha kolay ve kısa sürede yapılabilir. Bitki doku kültürü teknikleri içerisinde de haploid bitkilerin elde edilmesini sağlayarak ıslah çalışmalarına hizmet eden yöntemlerin ayrı bir önemi vardır.

Ülkemizde önemli düzeyde yetiştirilen biberin kalite ve verim yönünden iyileştirilmesi,  hastalık ve zararlılara dayanıklı hale getirilmesi ve gelecekteki olası tüketim alışkanlıklarına uygun olarak ıslah edilmesi gerekmektedir. Erkenci ve toplam verim bakımından daha iyi, hastalık ve zararlılara dayanıklı çeşitlerin daha çok F1 olarak elde edilmesi ıslah amaçlarının büyük bir kısmını oluşturmaktadır. Klasik ıslah yöntemlerinin kullanıldığı ülkemizde, çeşitli biyoteknolojik yöntemler kullanılarak uzun süre alan yeni çeşitlerin ıslahı kısaltılabilir ve kolaylaştırılabilir. Özellikle in vitro androgenesis, biber ıslahında heterozigot materyallerden hızlı bir şekilde homojen hatlar elde etmek ve geleneksel F1 hibritlerini üretmede ıslahçılar tarafından çok sık kullanılmaktadır (Collonnier ve ark. 2001). Böylece ıslah süresi kısalmakta ve klasik ıslahta zaman alan veya görülmesi mümkün olmayan resesif genlerin kontrol ettiği özellikler ortaya çıkmaktadır.

Ancak yapılan çalışmalarda özellikle yurtdışındaki bazı biber genotiplerinde klasik mikrospor kültürü ve anter kültüründen haploid bitki elde edilmesi işlemlerinde donör bitkiden kaynaklı bakteriyel enfeksiyonların oluşan embriyolar ve kültürler üzerindeki olumsuz etkileri, bazı genotiplerin klasik  mikrospor kültürü ve anter kültürüne yeterli oranda cevap vermemesi gibi problemler ortaya çıkmıştır.
Shed-mikrospor kültürü tekniği bunlar gibi problemleri ortadan kaldırmak üzere geliştirilmiş ve henüz çok yeni olan bir besin ortamı bileşeni ve materyal kullanım bakımından modifiye edilmiş bir mikrospor kültürü tekniğidir.

Henüz olgunlaşmamış ve içerisinde birinci polen mitozu aşamasına gelmiş tek çekirdekli mikrosporları bulunduran anterler, erkek gametten haploid bitki elde etme yöntemi (androgenesis) için uygun başlangıç materyalleridir. Bu anterlerin in vitro koşullarda içlerindeki genç mikrosporlarla, bu mikrosporlara korunak olacak şekilde bütünüyle çift katmanlı besi ortamında kültüre alınmasıyla shed-mikrospor kültürü tekniği uygulanabilmektedir.

Yapılan bu çalışmada shed-mikrospor tekniğinin tüm adımları anlatılmıştır. Bitkisel materyal olarak üç farklı biber genotipine ait ticari çeşitler kullanılmıştır. Bu çeşitlerin anter boyları ve antosiyanin seviyeleri ile anterlerdeki mikrosporların gelişim evreleri arasındaki ilişki belirlenmiştir. Bu üç farklı genotipin oluşturduğu embriyo ve haploid bitki sayıları belirlenerek shed-mikrospor kültürü tekniğine yatkınlıkları sıvı besin ortamında embriyo gelişim potansiyelleri incelenmiştir.

Abstract:
Pepper plant (Capsicum annuum L.) which belongs to Solanaceae family has high economic importance because of the proper climatic comditions and high amount of production on wide fields (Including greenhouses) in our region. Especially producing in the greenhouses and extensive usage of F1 vegetable seeds make pepper breeding very populer. Further development of high yielding pepper breds with high quality fruits and resistance against pests and diseases; also, protection of those breds are highly important in our region which has high potential on pepper producing. Along with classical plant breeding methods; biotechnological methods are implemented in our country to produce high-grade plant breds because of the difficulties and slowness on hybrid producing, seed importation from other countries and time-consuming breeding process. Plant tissue culture is the leading application amongst all biotechnological applications about plant breeding. With plant tissue culture applications, new plant breds can be produced and protected much easier and faster. Within plant tissue culture techniques, methods serving plant breeding researches by producing haploid plants have furthermore importance.
	
	In our country pepper must be bred as high-grade, high yielding, resitant to pests and diseases, at the same time suitable to future consumption habits as it is produced widely in the high amounts. Plant breeding researches overwhelmingly aim to produce high-grade, resistant and early grown plants as F1 breds. Biotechnological applications can fasten and ease the production of new plant breds. Especially in Vitro androgenesis has been in use in order to produce homogeneous genetic line from heterozygote materials and to produce F1 hybrids (Collonier 2001). This makes breeding process work faster and reveals characteristic controlled by recessive genes which takes long time or impossible to detect with classical plant breeding methods.

	Researches show that, bacterial infections caused by donor plants can affect haploid plant production or embriyos in classical anther and microspore culture methods  negatively; also, some pepper genotypes don't respond to classical anther and microspore culture threatments.

	Shed-microspore culture technique is a brand new technique developed in order to eliminate these problems by using a new combined culture medium and a different method to isolate anthers and microspores.

Anthers preserving immature microspores still in the phase of pollen mithosis I are desirable starting materials for the haploid plant production by androgenesis. Shed-microspore culture technique can be implemented by in vitro cultivation of these anthers in the new double-layer culture medium as they provide shelter to the immature microspores inside theirselves in the beginning.

In this work, all the steps of the shed-microspore technique are explained. Commercial varieties of three different pepper genotypes were used as vegetable material. The relationship between the anther length and anthocyanin levels of these cultivars and the developmental stages of microspores in anthers were determined. Embryo development potentials in the liquid nutrient environment were investigated by determining the numbers of embryos and haploid plants that these three different genotypes were forming and their susceptibility to shed-microspore culture technique.