Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ve Karaçam (Pinus nigra Arn.) türlerinde tohum çimlendirme testleri
Germination tests of seeds of Red pine (Pinus brutia Ten.) and Black pine (Pinus nigra Arn.)
Yazar: HASAN AYBERK KARATEPE
Danışman: PROF. DR. BETÜL BÜRÜN ; DR. ŞÜKRÜ SERTER ÇATAV
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Ormanlar, Türkiye'deki karasal alanların %29.4'ünü kapsamaktadır. Kızılçam (Pinus brutia Ten.) ve karaçam (Pinus nigra J. F. Arnold) türleri ise bu ormanlık alanların yaklaşık %41'ini oluşturmaktadır. Her iki çam türü de ağaçlandırma çalışmaları, bozuk ormanlık alanlarının rehabilitasyonu ve endüstriyel ormanların kurulması kapsamında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kızılçam ve karaçam ağaçları tohum ve çelikle çoğaltılsa da mikroçoğaltım gibi destekleyici tekniklere de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, mikroçoğaltım araştırmalarında eksplant olarak kullanılacak steril fidelerin elde edilmesi için uygun bir tohum sterilizasyon protokolü ve uygun besin ortamlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, sodyum hipoklorit (NaClO) ve hidrojen peroksit (H2O2) bazlı sterilizasyon uygulamalarının Randolph ve Cox (RC) besin ortamında in vitro kültüre alınan karaçam tohumlarında kontaminasyon ve çimlenme üzerine etkileri araştırılmıştır. Deneyler, 16/8 (aydınlık/karanlık) fotoperiyot koşulları altında 24°C'de gerçekleştirilmiş ve en etkili sterilizasyon uygulamasının "30 dakika %10'luk H2O2 ile muamele + 24 saat %1'lik H2O2 inkübasyonu" olduğu tespit edilmiştir. Belirlenen protokol kızılçam tohumları için de uygulanmıştır. Yüzey sterilizasyonu yapılan tohumlar sırasıyla RC, ½ Murashige-Skoog (MS) ve Woody Plant Medium (WPM) besin ortamlarında in vitro kültüre alınmış ve daha sonra çimlenme ve kontaminasyon yüzdeleri hesaplanmıştır. Ayrıca seçilen sterilizasyon protokolünün kızılçam tohumlarının in vivo çimlenmesi üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Son olarak, tohum kültüründen elde edilen steril karaçam fideleri kök boğazından ve ibre başlangıcından itibaren kesilerek 2 gruba ayrılmış ve köklendirme amacıyla 10 µM indol-3-bütirik asit (IBA) içeren ½ MS besin ortamında kültüre alınmıştır. 
Belirlenen sterilizasyon protokolü ile muamele edilmiş ve RC besin ortamında kültüre alınmış karaçam tohumlarında %95.2 çimlenme ve %9.5 kontaminasyon gözlemlenmiştir. Ortalama çimlenme süresi ise 13.9 gün olarak belirlenmiştir. Aynı koşullar altında kültüre alınan kızılçam tohumlarındaysa %33.8 çimlenme ve %10.0 kontaminasyon tespit edilmiş ve ortalama çimlenme süresi 51.5 gün olarak hesaplanmıştır. Sonuçlarımız, belirlenen sterilizasyon protokolünün kontaminasyonu engelleme açısından farklı çam türlerinde de kullanılabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, kullanılan besin ortamının da kontaminasyon yüzdesi üzerinde anlamlı bir etkisinin olduğu ortaya konulmuştur. Örneğin, mevcut sterilizasyon protokolü uygulanmış ve ½ MS besin ortamında kültüre alınmış tohumlarda elde edilen kontaminasyon yüzdesi, RC ve WPM besin ortamlarında kültüre alınanlara göre önemli ölçüde yüksek bulunmuştur (p<0,05). Bunlara ek olarak, yüzey sterilizasyonu yapılan kızılçam tohumları karanlık koşullar altında RC besin ortamında in vitro kültüre alınmış ve ayrıca perlit-torf karışımında çimlendirilmiştir. Her iki yöntem için sırasıyla %58.0 ve %71.3 çimlenme elde edilmiştir. Mevcut bulgular, ışığın kızılçam tohumlarının çimlenmesi üzerinde olumsuz bir etkisinin olduğunu göstermiştir. Son olarak, test edilen IBA konsantrasyonunun her iki uygulama koşulu altında da köklenmeyi indüklemediği tespit edilmiştir. 
Genel olarak değerlendirildiğinde, "30 dakika %10'luk H2O2 ile muamele + 24 saat %1'lik H2O2 inkübasyonu" sterilizasyon metodu ve RC besin ortamının çam türlerinde steril fide elde edilmesinde kullanılabileceği ortaya konulmuştur. Bu tez çalışmasının çıktıları konifer türleri üzerine yapılacak mikroçoğaltım araştırmalarına önemli bir katkı sağlayabilir.

Abstract:
Forests cover 29.4% of terrestrial areas in Turkey. Turkish red pine (Pinus brutia Ten.) and black pine (Pinus nigra J. F. Arnold) species constitute approximately 41% of these forest areas. Both pine species are widely used in afforestation practices, rehabilitation of degraded forest areas, and establishment of industrial forest plantations. Although Turkish red pine and black pine trees are propagated by seeds and cuttings, supportive techniques, such as micropropagation are also needed. In this study, it was aimed to determine a suitable seed sterilization protocol and suitable nutrient media to obtain sterile seedlings to be used as explants in micropropagation studies. In this context, the effects of sterilization treatments based on sodium hypochlorite (NaClO) and hydrogen peroxide (H2O2) on contamination and germination in in vitro cultured black pine seeds in Randolph and Cox (RC) medium were investigated. The experiments were carried out under 16/8 (light/dark) photoperiod conditions at 24°C, and it was found that the most effective sterilization application was "treatment with 10% H2O2 for 30 minutes + 1% H2O2 incubation for 24 hours". The determined protocol was also applied to Turkish red pine seeds. Surface sterilized seeds were in vitro cultured in RC, ½ Murashige-Skoog (MS), and Woody Plant Medium (WPM) media, respectively, and germination and contamination percentages were then calculated. In addition, the effect of the selected sterilization protocol on the in vivo germination of Turkish red pine seeds was also examined. Finally, sterile black pine seedlings obtained from seed culture were divided into 2 groups by cutting from the root collar and beginning of needles and cultured in ½ MS nutrient medium containing 10 µM indole-3-butyric acid (IBA) for rooting.
95.2% germination and 9.5% contamination were observed in black pine seeds treated with the specified sterilization protocol and cultured in the RC nutrient medium. The average germination time was determined as 13.9 days. On the other hand, 33.8% germination and 10.0% contamination were detected in Turkish red pine seeds cultured under the same conditions, and the average germination time was calculated as 51.5 days. Our results show that the specified sterilization protocol can be used in different pine species in terms of preventing contamination. However, it was revealed that the selected nutrient medium had a significant effect on the percentage of contamination. For example, the percentage of contamination obtained in seeds cultured in ½ MS nutrient medium with the current sterilization protocol was significantly higher than those cultured in RC and WPM nutrient media (p<0.05). In addition to these, surface sterilized Turkish red pine seeds were in vitro cultured in the RC nutrient medium under dark conditions and also germinated in a perlite-peat mixture. The germination percentage for both methods were determined as 58.0 and 71.3, respectively. The present findings demonstrated that light had a negative effect on the germination of Turkish red pine seeds. Finally, it was found that the tested IBA concentration did not induce rooting under both application conditions. 
Overall, it was revealed that the sterilization method "treatment with 10% H2O2 for 30 minutes + 1% H2O2 incubation for 24 hours" and RC nutrient medium can be used to obtain sterile seedlings in pine species. The outputs of this thesis can make an important contribution to micropropagation research on conifer species.