Işkında (Rheum ribes L.) in vitro mikroçoğaltım ve somaklonal varyasyonun belirlenmesi
In vitro micropropagation and determination of somaclonal variation in rhubarb (Rheum ribes L.)
Yazar: MUHAMMED ALDAİF
Danışman: PROF. DR. MURAT AYDIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Bu araştırmanın amacı Rheum ribes'te farklı eksplantlardan somatik embriyogenesis ve/veya organogenesis yoluyla etkili ve tekrarlanabilir bir in vitro mikroçoğaltım sistemi geliştirmektir. Yine araştırmada, en yüksek rejenerasyon etkinliğinin meydana geldiği sistemlerin somaklonal varyasyon bakımından değerlendirilmesi SCoT markör tekniği kullanılarak tespit edilmiştir. 
Yöntem: Mikroçoğaltım çalışmaları iki aşamada yürütülmüştür. Birinci aşamada olgun tohumdan temin edilen embriyo ekseni eksplantı ile in vitro şartlarda çimlendirilen embriyo eksplantından elde edilen 7 günlük fidelerden alınan kotiledon ve hipokotil eksplantları farklı bitki büyüme düzenleyicileri ve miktarlarını içeren ortam ile kültür şartlarından oluşan 36 farklı yöntemde kültüre alınmıştır. İkinci aşamada ise, birinci aşamada en iyi kallus oluşumunun meydana geldiği ortamda kültüre alınan (30 nolu yöntem) embriyo ekseni, kotiledon ve hipokotil kaynaklı kalluslar eksplant olarak kullanılmış ve bu eksplantlar 8 farklı ortamda kültüre alınmıştır. Her iki aşama sonunda rejenerasyon etkinliği bakımından en iyi olan 15 adet rejenerasyon sistemi belirlenmiş ve bu sistemlerde meydana gelen rejenere bitkilerin genetik kararlılığı 20 adet SCoT primeri kullanılarak tespit edilmiştir. 
Bulgular: Doku parametreleri üzerine eksplant tipinin ve farklı bitki büyüme düzenleyicileri ve miktarlarını içeren ortam ile kültür şartlarından oluşan yöntemin etkisinin önemli olduğu belirlenmiştir.  Eksplant başına en fazla bitki sayısı (1,15 adet) embriyo ekseni ve hipokotil eksplantlarının 3,0 mg/l BAP + 0,2 mg/l NAA + 1,0 mg/l GA3 içeren MS ortamında kültüre alındığı yöntemden elde edilmiştir. SCoT analiz sonuçlarına göre ana bitki ile rejenerasyon etkinliği en iyi olan sistemden meydana gelen rejenere bitkiler arasındaki benzerlik katsayısı 0,904 ile 0,991 arasında değişim göstermiştir. Ana bitkiyle en yüksek benzerlik 0,991 ile hipokotil eksplantının 6 nolu rejenerasyon sisteminde (3,0 BAP + 1,0 NAA içeren MS ortamı) kültür edilmesi sonucunda meydana gelen bitkilerde belirlenmiştir.
Sonuç: Rheum ribes'te farklı eksplantlardan (embriyo ekseni, hipokotil, kotiledon ve bu eksplantlardan kaynaklı kallus eksplantları) somatik embriyogenesis ve/veya organogenesis yoluyla etkili ve tekrarlanabilir in vitro mikroçoğaltım sistemleri geliştirilmiştir. Dahası, SCoT markör analiz sonuçlarına göre, elde edilen benzerlik değerlerinin mikroçoğaltım açısından kabul edilebilir düzeydedir. Bu sonuçlara göre, araştırma kapsamında geliştirilen rejenerasyon sistemlerinin, tıbbi ve endemik olan bu bitkinin büyük ölçekli yayılımı, germplazm korunması ve genetik transformasyon için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Purpose: The objective of this study was to develop an efficient and reproducible in vitro micropropagation system through somatic embryogenesis and/or organogenesis from different explants in Rheum ribes. Once more in the study, the evaluation of the systems with the highest regeneration efficiency in terms of somaclonal variation was determined using the SCoT marker technique.
Method: Micropropagation experiments were conducted in two stages. In the first stage, embryo axis which was obtained from mature seed as well as cotyledon and hypocotyl which were taken from 7-day-old seedlings formed as a result of germination of mature embryos under in vitro conditions, explants were cultured in 36 different methods which consist medium containing different plant growth regulators and their concentrations as well as culture condition. In the second stage, calli from the embryo axis, cotyledon, and hypocotyl were employed as explants in the medium where the best callus production occurred in the first stage (method 30), and these explants were cultivated in 8 different media. At the end of both stages, the 15 regeneration systems with the best regeneration efficiency were determined and the genetic stability of the regenerated plants formed in these systems was determined by using 20 SCoT primers.
Findings: It was determined that the effects of the explant type and the method, which included different culture conditions as well as a medium containing different plant growth regulators and their concentration, were significant on plant tissue parameters. The maximum number of plants per explant (1.15 units) was obtained from the method in which embryo axis and hypocotyl explants were cultured in MS medium containing 3.0 mg/l BAP + 0.2 mg/l NAA + 1.0 mg/l GA3. According to the results of the SCoT analysis, the similarity coefficient between the mother plant and the regenerated plants formed from the system with the best regeneration efficiency varied between 0.904 and 0.991. The highest similarity with the mother plant was determined, with 0.991, in the plants formed as a result of culturing the hypocotyl explant in the number 6 regeneration system (MS medium containing 3.0 BAP + 1.0 NAA).
Results: Efficient and reproducible in vitro micropropagation systems have been developed in Rheum ribes through somatic embryogenesis and/or organogenesis from different explants (embryo axis, hypocotyl, cotyledon, and callus explants originating from these explants). Moreover, according to the results of the SCoT marker analysis, the similarity values obtained are at an acceptable level in terms of micropropagation. According to these results, it was concluded that the regeneration systems developed within the scope of the research can be used for large-scale propagation, germplasm protection, and genetic transformation of this medicinal and endemic plant.