Reyhan (Ocimum basilicum L.) bitkisinde adventif kök süspansiyon kültürlerinin oluşturulması ve bu kültürlere uygulanan bazı elisitörlerin rozmarinik asit üretimine etkilerinin belirlenmesi
Establishment of adventitious root suspension cultures in basil (Ocimum basilicum L.) plant and determination of the effects of some elicitors applications on rosmarinic acid production
Yazar: ALİ İRTEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLHAMİ KARATAŞ
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antioksidan aktivite = Antioxidant activity ; Fenolik bileşikler = Phenolic compounds ; Flavonoidler = Flavonoids ; Ocimum basilicum = Ocimum basilicum ; Rozmarinik asit = Rosmarinic acid

Özet:
Bu çalışmada, reyhan (Ocimum basilicum L.) adventif kök süspansiyon kültürüne uygulanan çeşitli elisitörlerin rozmarinik asit üretimi, biyomas miktarı ve antioksidan aktiviteye etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca elisitörlerin toplam fenolik bileşik içeriğine ve flavonoid miktarına etkileri de değerlendirilmiştir. Adventif kök kültürünün oluşturulmasında in vitro kültür koşullarda yetiştirilen bir aylık bitkilerin hipokotil kısımları eksplant kaynağı olarak kullanılmıştır. Eksplantlar 2 mg L-1 IBA (indol-3-bütirik asit), 30 g L-1 sukroz ve 2 g L-1 phytagel içeren 0.75 MS (Murashige ve Skoog) besin ortamında karanlık koşullarda kültüre alınmıştır. Bu ortam koşullarında gelişen adventif kökler aynı içerikli 100 mL besin ortamı içeren (phytagel içermeyen) erlenmayerlerde (250 mL) 120 devir/dakika 'da çalkayıcı üzerinde kültüre alınmıştır. Kültürün 26. gününde besin ortamına elisitör olarak farklı konsantrasyonlara yeast ekstrakt (125, 250 ve 500 μg mL-1), kalsiyum klorür (5 ve 10 mM) ve sodyum selenit (4 ve 8 mg L-1) ilave edilmiştir. Adventif kökler süspansiyon kültürünün 30. gününde hasat edilerek yaş ağırlıkları tartılmış ve kurutulmuştur. Kurutulan adventif kök numunelerinin rozmarinik asit içreği HPLC cihazıyla analiz edilmiştir. Serbest radikal giderme (DPPH), katyon radikali giderme (ABTS) ve indirgeme gücü (FRAP) aktiviteleri ise spektrofotometrik olarak belirlenmiştir. Yapılan elisitör uygulamalar içerisinde rozmarinik asit içeriğindeki artış en fazla 125 μg mL-1 yeast ekstrakt uygulanan adventif köklerde belirlenmiştir. Bu uygulamada rozmarinik asit miktarı kontrol grubuna göre 1.44 kat artışla 40.44 mg g-1 KA olarak gerçekleşmiştir. Toplam fenolik ve flavonoid içeriği açısından da en yüksek değerler de 125 μg mL-1 yeast ekstrakt uygulanan adventif köklerde belirlenmiştir. Kalsiyum klorür ve sodyum selenit uygulamaları rozmarinik asit, toplam fenolik ve flavonoid içeriğini kontrol grubuna göre istatistiksel olarak önemli ölçüde artırmıştır. Bu uygulamalar bakımından rozmarinik asit içeriğindeki artış en fazla 5 mM kalsiyum klorür ve 8 mg L-1 sodyum selenit uygulanan adventif köklerde sırasıyla 1.25 ve 1.24 kat olarak gerçekleşmiştir. Ayrıca tüm elisitör uygulamaları adventif köklerin biyomas miktarlarını kontrole göre önemli ölçüde azaltmıştır. En yüksek DPPH, ABTS ve FRAP aktiviteleri 125 μg mL-1 yeast ekstrakt, 5 mM kalsiyum klorür ve 8 mg L-1 sodyum selenit uygulanan adventif köklerde belirlenmiştir. Antioksidan aktivite ile metabolit miktarları arasında güçlü bir korelasyon belirlenmiştir. Sonuç olarak reyhan bitkisinden elde edilen adventif köklerin rozmarinik asit üretimi için uygun materyaller olduğu ve elde edilen bulguların büyük ölçekte üretime önemli katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, it was aimed to determine the effects of various elicitor applications on rosmarinic acid production, biomass amount and antioxidant activity in basil (Ocimum basilicum L.) adventitious root suspension cultures. In addition, the effects of elicitors on total phenolic compound and flavonoid content were also evaluated. Hypocotyl parts of one-month-old plants grown in in vitro culture conditions were used as explant source in the establishment of adventitious root culture. Explants were cultured in 0.75 MS (Murashige and Skoog) nutrient medium containing 2 mg L-1 IBA (Indole-3-butyric acid), 30 g L-1 sucrose and 2 g L-1 phytagel in dark conditions. Adventitious roots grown in these culture conditions were cultured in Erlenmeyer flasks (250 mL) containing 100 mL of nutrient medium with the same content (without phytagel) at 120 rpm on a shaker. On the 26th day of suspension culture, yeast extract (125, 250 and 500 μg mL-1), calcium chloride (5 and 10 mM) and sodium selenite (4 and 8 mg L-1) were added to the nutrient medium as elicitors at different concentrations. Adventitious roots were harvested on the 30th day of suspension culture, their wet weights were weighed and then dried. The rosmarinic acid content of the dried adventitious root samples was analyzed by HPLC. Free radical scavenging (DPPH), cation radical scavenging (ABTS) and reducing power (FRAP) activities were determined spectrophotometrically. Among the elicitor applications, the highest increase in rosmarinic acid content was determined in adventitious roots treated with 125 μg mL-1 yeast extract. In this application, the amount of rosmarinic acid increased 1.44 times compared to the control group and became 40.44 mg g-1 DW. In terms of total phenolic and flavonoid content, the highest values were determined in the adventitious roots applied 125 μg mL-1 yeast extract. Calcium chloride and sodium selenite applications significantly increased rosmarinic acid, total phenolic and flavonoid content compared to the control group. In terms of these applications, the highest increase in rosmarinic acid content was 1.25 and 1.24-fold in adventitious roots treated with 5 mM calcium chloride and 8 mg L-1 sodium selenite, respectively. In addition, all elicitor applications significantly reduced the biomass amount of adventitious roots compared to the control. The highest DPPH, ABTS and FRAP activities were determined in adventitious roots treated separately with 125 μg mL-1 yeast extract, 5 mM calcium chloride and 8 mg L-1 sodium selenite. Also, a strong correlation was determined between antioxidant activity and metabolite amounts. As a result, it is thought that the adventitious roots obtained from basil plant are suitable materials to produce rosmarinic acid and the findings obtained from this study will make an important contribution to large-scale production.