Bazı abiyotik elisitörlerin nar (Punica granatum L.) kallus kültüründe fenolik biyosentezi ve antioksidan kapasite üzerine etkilerinin araştırılması
The investigation of effectiveness of some abiotic elicitors on phenolic biosynthesis and antioxidant capacity in pomegranate (Punica granatum L.) callus culture
Yazar: ASLI NESLİHAN ÖZDEN
Danışman: PROF. DR. BEKİR EROL AK
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu araştırmada Şanlıurfa'da yetiştirilen Suruç, Hicaz ve Suruç Karası nar çeşitlerinin hasat olumunda sahip olduğu sekonder metabolit miktarları ve antioksidan kapasiteleri in vitro koşullarda elde edilen kallus eksraktlarıyla karşılaştırılmıştır. Öte yandan yaprak eksplantlarından elde edilen kalluslarda sekonder metabolit üretimini artırıcı uygulamaların etkinliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla; yapraklardan elde edilen kalluslara ağır metaller (CdCl2, AgNO3 ve CoCl2), bitki savunma sistemi içindeki sinyal bileşikleri (Salisilik asit (SA), metil jasmonat (MeJA)) veya dokularda osmotik stres yaratan bileşikler (Sakkaroz, Polietilen Glikol (PEG), Sorbitol) uygulanmasının sekonder metabolit üretimi ve antioksidan kapasiteleri üzerine etkinlikleri incelenmiştir. Araştırmada kullanılan nar çeşitlerinin meyve kabuklarının fenolik ve flavonoid kapsamları dane ve çekirdeğe göre daha yüksek ölçülmüş olup bu sonuca paralel olarak nar çeşitleri ve meyve kısımlarının antioksidan aktiviteleri paralellik göstermiştir. Araştırma sonuçlarına göre çalışmada kullanılan ağır metallerin varlığı kallus büyüme indeksini kontrole göre düşürürken sadece Suruç karasında AgNO3'ın tüm dozları kontrole göre nar kalluslarında ağırlık artışına neden olmuştur. Bütün ağır metal dozları kontrole göre nar kalluslarının toplam antosiyanin kapsamlarını arttırmıştır. Besi ortamına ilave edilen ağır metaller üç çeşidin kalluslarının toplam fenolik kapsamlarını arttırken, AgNO3 ilavesi kallusların flavonoid kapsamlarını arttırmış ancak besi ortamına CoCl2 ve CdCl2 ilavesi Suruç çeşidinin toplam flavonoid kapsamını olumsuz etkilemiştir. Tüm ağır metaller üç çeşidin yaprak kökenli kalluslarının DPPH serbest radikalini süpürme kapasitesini ve antioksidan kapasitelerini artırmıştır. Besi ortamına SA ve MeJA ilavesi üç çeşidin kalluslarının ağırlık artış indekslerinde kontrole göre önemli seviyede düşüşe sebep olmuştur. MeJA varlığı tüm çeşitlerin toplam antosiyanin kapsamlarını olumlu etkilerken, toplam fenolik ve flavonoid kapsamlarını olumsuz etkilemiştir. Ölçülen parametreler üzerine SA uygulamaları her çeşitte farklı etki yapmıştır. Suruç çeşidi kalluslarının sentetik DPPH serbest radikalini süpürme kapasiteleri ve antioksidan kapasite üzerine en etkili SA dozu 10 µM olarak belirlenirken, besi ortamında SA varlığı Hicaz ve Suruç karası çeşitlerinin DPPH serbest radikalini süpürme kapasiteleri ve antioksidan kapasiteleri üzerine olumsuz etki etmiştir. Nar kallus kültürlerinde MeJA uygulamalarının, çalışmada kullanılan üç nar çeşidinin kalluslarında toplam antioksidan kapasitelerini azalttığı ve Fe+3 indirgeme kapasitelerini çok olumsuz etkilediği belirlenmiştir. Besi ortamına ilave edilen 20 g/l sakkaroz dozu tüm çeşitlerde en yüksek nisbi kallus ağırlık artışına neden olmuştur. Tüm nar çeşitlerinde 20 g/l Sorbitol ve PEG'in ölçülen parametreler için en etkili doz olduğu bulunmuştur. Sakkarozun farklı dozlarının nar kalluslarının toplam flavonoid kapsamları üzerindeki etkisi önemli bulunurken, uygulanan dozlar nar kallus ekstraktlarının toplam flavonoid kapsamları üzerine her çeşitte farklı etki yapmıştır. Araştırmada kullanılan elisitörler arasında fenolik bileşik sentezi bakımından en etki elisitörler ağır metaller olmuştur. Ağır metaller arasında da 5 µM'lık CdCl2 fenolik bileşik sentezi bakımından en etkin kimyasal olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the amounts of the secondary metabolites and antioxidant capacities of Suruç, Hicaz and Suruç Karası pomegranate cultivars grown in Şanlıurfa at harvest were determined and compared with the callus extracts obtained in vitro conditions. On the other hand, it was aimed to determine the effects of different applications enhancing synthesizing of secondary metabolites in calli derived from the pomegranate leaf explants. For this purpose; effectiveness of heavy metals (CdCl2, AgNO3 and CoCl2), signal compounds (Salicylic Acid, Methyl Jasmonate) in plant defense system and some compounds causing osmotic stress (Sucrose, Polyethylene Glycol, Sorbitol) on calli derived from the leaf explants were examined. Total phenolic and flavonoid contents of fruit peel of pomegranate cultivars used in the research were higher than arils and seeds. Parallel to this result, antioxidant activities of pomegranate varieties and fruit parts were similar. According to the results, presence of heavy metals used in the study decreased the callus growth index compared to the control, but just AgNO3 doses in the case of Suruç caused an increase in callus weight compared to the control. All heavy metal doses used increased the total anthocyanin contents of pomegranate calli to control. The heavy metals added to the culture medium increased the total phenolic contents of the calli for the three pomegranate cultivars, whereas the addition of AgNO3 increased the flavonoid contents of the calli. However, supplement of CoCl2 and CdCl2 to the culture media adversely affected the total flavonoid content of the Suruç variety. All heavy metals used in the study increased 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging capacity and antioxidant activities of calli obtained from three pomegranate cultivars. The addition of SA and MeJA to the culture medium resulted in a significant decrease in the callus growth index of the fruit cultivars compared to the control. MeJA has a positive effect on the total anthocyanin content of all pomegranate cultivars, while it negatively affects the total phenolic and flavonoid content of the samples. The salicylic acid applications on the measured parameters have different effects in all cultivars. The presence of salicylic acid in the tissue culture medium affected DPPH free radical scavenging capacities and antioxidant activities of the Hicaz and Suruç cultivars, while the most effective salicylic acid dose on the DPPH radical scavenging capacities and the antioxidant activities of Suruç cultivars were determined to be 10 μM. It has been determined that MeJA applications in pomegranate callus cultures reduced the total antioxidant capacity of callus of three pomegranate cultivars used in the study and negatively affected the Fe+3 reduction capacities. The 20 g/l sucrose concentration supplemented to the culture medium caused the highest relative callus weight increase in all pomegranate cultivars used in the study. In all pomegranate cultivars, 20 g/l Sorbitol and PEG applications were found to be the most effective doses for the measured parameters. While the effect of different sucrose concentrations on the total flavonoid content of pomegranate callus were significant, sucrose concentrations applied had different effects on total flavonoid content of pomegranate callus extracts. Among the elicitors used in the research, the most effective elicitors in the synthesis of phenolic compounds were the heavy metals. Among heavy metals, 5 μM CdCl2 was also found to be the most effective chemical.