In vitro kültürlerde Ficus carica L. bitkisinin fizyolojik özellikleri üzerine kültür koşulları ve besin ortamı kompozisyonun etkileri
Effects of culture conditions and nutrient medium composition on the physiological properties of Ficus carica L. plant in vitro cultures
Yazar: ALTIN KARDELEN ABACI
Danışman: PROF. DR. AYNUR GÜREL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, Ficus carica L. (incir) bitki türüne dahil Sarılop çeşidinin fizyolojik özellikleri üzerine in vitro koşullarda başarılı bir klonal mikroçoğaltım prosedürünün sağlanması için sürgün ve kök rejenerasyonu açısından en uygun besin ortamı kompozisyonunun ve ışığa dayalı kültür koşullarının belirlenmesine yönelik etkili bir protokol oluşturmaktır. Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Biyomühendislik Bölümü Bitki Hücre, Doku ve Organ Kültürü Laboratuvarı'nda bulunan in vitro donör stoklardan alınan Sarılop incir çeşidi bitkiciklerine ait nod eksplantları, sürgün rejenerasyonu için en iyi besin ortamını belirlemek amacıyla 4 farklı hormon içermeyen besin ortamında (WPM, DKW, MS ve B5) kültüre alınmıştır. Sarılop çeşidinde sürgün rejenerasyon yüzdesi (%), tüm besin ortamlarından %100 başarı ile sağlanmıştır ve yeni gelişen sürgünler, eksplantların dip kısımlarından meydana gelmişlerdir. Eksplant başına elde edilen en yüksek ortalama sürgün sayısı (1,23 adet) DKW besin ortamında elde edilmiştir. Eksplant başına elde edilen ortalama değerler bakımından en yüksek sürgün uzunluğu (1,60 cm) WPM besin ortamında; nod sayısı (1,62 adet), yaprak sayısı (2,70 adet) ve yaprak uzunluğu (1,27 cm) DKW besin ortamında; kök sayısı (0,57 adet) WPM ve MS besin ortamlarında ve kök uzunluğu (0,37 cm) MS besin ortamında, en yüksek kök rejenerasyon yüzdesi (%50) ise WPM ve MS besin ortamlarında belirlenmiştir. Sürgün rejenerasyonu için en iyi oksin ve sitokininin belirlenmesi amacıyla, Sarılop çeşidine ait nod eksplantları farklı konsantrasyonlarda BAP, KIN, IBA ve IAA bitki büyüme düzenleyicilerini içeren DKW besin ortamlarında kültüre alınmıştır. Eksplant başına en yüksek ortalama sürgün sayısı (2,67 adet) 2 mg/L BAP içeren DKW besin ortamında elde edilmiştir. Eksplant başına ortalama değerler açısından en yüksek sürgün uzunluğuna (1,48 cm) ve nod sayısına (2,56 adet) 2 mg/L KIN; yaprak sayısına (8,20 adet) 2 mg/L BAP; yaprak uzunluğuna (1,07 cm) 1 mg/L KIN; kök sayısına (2,17 adet) ve kök uzunluğuna (0,63 cm) 0,5 mg/L IBA içeren DKW besin ortamlarında ulaşılmıştır. Sarılop çeşidine ait nod eksplantları, daha iyi sürgün rejenerasyonunun sağlanması amacıyla, farklı konsantrasyonlarda BAP ve IBA kombinasyonlarını içeren DKW besin ortamlarında kültüre alınmıştır. Çalışmada kültüre alınan nod eksplantlarında genellikle alttan sürgün oluşumlarının gerçekleştiği ve çoğunlukla da 1 ya da 2 adet sürgün oluştuğu gözlemlenmiştir. 2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunu içeren DKW besin ortamında ise çoklu sürgün (3-5 adet) oluşumu sağlanmıştır. Eksplant başına ortalama değerler bakımından en yüksek sürgün sayısı (3,2 adet) 2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunu içeren DKW besin ortamında ulaşılmıştır. Eksplant başına en yüksek ortalama sürgün uzunluğu (1,43 cm) ve nod sayısı (2,53 adet) 0,5 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunda; yaprak sayısı (6,10 adet) 1 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunda; yaprak uzunluğu (0,91 cm) 0,5 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunda; kök sayısı (0,53 adet) 2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunda; kök uzunluğu (0,17 cm) 0,5 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonundaki büyüme düzenleyicilerini içeren DKW besin ortamında elde edilmiştir. Sarılop çeşidine ait nod eksplantları, sürgün rejenerasyonunun sağlanması amacıyla, altı farklı kültür kabında (55 mL'lik cam tüp, 170 mL, 300 mL ve 265 mL cam kavanozlar, Vitrovent, Magenta GA-7) ve iki farklı LED (4500 lüks beyaz ve 600 lüks, 2:1 kırmızı-mavi) ışık koşulunda 2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA kombinasyonunu içeren DKW bazal besin ortamında kültüre alınmışlardır. Eksplant başına en yüksek ortalama sürgün sayısı (2,33 adet) 265 mL'lik cam kavanoz kültür kabı ile beyaz LED ışık koşulunda 2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA içeren DKW besin ortamında elde edilmiştir. Eksplant başına en yüksek ortalama sürgün uzunluğu (1,57 cm) ve nod sayısı (2,68 adet) 55 mL'lik cam tüp kültür kabı ile kırmızı-mavi LED ışık koşullarında, en yüksek ortalama yaprak sayısına (4,96 adet) 265 mL'lik cam kavanoz kültür kabı ile beyaz LED ışık koşullarında, en yüksek ortalama yaprak uzunluğuna (0,89 cm) Magenta kültür kabı ile beyaz LED ışık koşullarında, en yüksek ortalama kök sayısına (0,90 adet) ve kök uzunluğuna (0,34 cm) 265 mL'lik cam kavanoz kültür kabı ile kırmızı-mavi LED ışık koşullarında 2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA içeren DKW besin ortamlarında ulaşılmıştır. Sarılop çeşidinde altkültür sayısının çoğaltım katsayısına, ortalama sürgün uzunluğuna, nod sayısına, yaprak sayısına ve uzunluğuna, kök sayısı ve uzunluğuna etkisini değerlendirmek amacıyla, sürgün rejenerasyon denemelerinden elde edilen eksplantlar 4 haftalık aralıklarla 4 kez (2 mg/L BAP ve 0,5 mg/L IBA içeren DKW besin ortamında) 55 mL'lik cam tüplerde altkültüre alınmıştır. En yüksek çoğaltım katsayısı (3,27), 3. altkültürde elde edilmiştir. Eksplant başına ortalama en yüksek sürgün uzunluğu (1,62 cm) 1. altkültürde, en yüksek ortalama nod sayısı (2,39 adet) ve yaprak sayısı (6,06 adet) 2. altkültürde en yüksek düzeye ulaşmıştır. Eksplant başına en yüksek ortalama yaprak uzunluğu (1,30 cm), kök sayısı (0,57 adet) ve kök uzunluğu (0,28 cm) ise 1. altkültürde elde edilmiştir. Yapılan tüm denemelerde, hiperhidrisite, kararma, sararma ve nekroz başta olmak üzere üretilen bitkiciklerde fizyolojik sorunlar gözlenmemiştir. Ancak B5 besin ortamındaki bazı eksplantların yapraklarında sararmaların meydana geldiği saptanmıştır. Köklendirilmiş bitkicikler, %70 başarı yüzdesi ile aklimatize edilmiştir.

Abstract:
This thesis study aims to establish an effective protocol for determining the most suitable nutrient medium composition and light-based culture conditions in terms of shoot and root regeneration in order to ensure a successful clonal micropropagation procedure in in vitro conditions on the physiological properties of Sarılop cultivar, which belongs to the Ficus carica L. (fig) plant species. Node explants of Sarılop cultivar of fig plantlets is taken from in vitro donor stocks in Ege University Engineering Faculty Bioengineering Department Plant Cell, Tissue and Organ Culture Laboratory, were cultured in 4 different hormone-free nutrient medium (WPM, DKW, MS and B5) in order to determine the best nutrient medium for shoot regeneration. Shoot regeneration percentage (%) in Sarılop cultivar was achieved with 100% success from all nutrient media and newly developed shoots emerged from the bottom parts of the explants. The highest average number of shoots per explant (1,23) in Sarılop cultivar was obtained on DKW nutrient medium. In terms of average values obtained per explant, the highest shoot length (1,60 cm) obtained per explant in WPM nutrient medium; number of nodes (1,62), number of leaves (2,70) and leaf length (1,27 cm) in DKW nutrient medium; root number (0,57) in WPM and MS nutrient mediums, root length (0,37 cm) in MS nutrient medium and the highest root regeneration percentage (50%) was obtained in WPM and MS nutrient mediums. In order to determine the best auxin and cytokine for shoot regeneration, node explants of Sarılop cultivar were cultured in DKW nutrient medium including different concentrations of BAP, KIN, IBA and IAA plant growth regulators. The highest average number of shoots per explant (2,67) was obtained in DKW nutrient medium containing 2 mg/L BAP. In terms of average values per explant, the highest average shoot length (1,48 cm) and number of nodes (2,56) containing 2 mg/L KIN; leaf number (8,20) including 2 mg/L BAP; leaf length (1,07 cm) containing 1 mg/L KIN; root number (2,17) and root length (0,63 cm) were achieved in DKW nutrient medium supplemented with 0,5 mg/L IBA. Node explants of Sarılop cultivar were cultured in DKW nutrient medium containing combinations of BAP and IBA at different concentrations in order to ensure better shoot regeneration. In terms of average values per explant, the highest number of shoots per explant (3,2) was achieved in DKW nutrient medium containing the combination of 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA. In the study, it was observed that in the cultured node explants that shoot formation generally occurred from the bottom and mostly 1 or 2 shoots were formed. The formation of multiple shoots (3-5 numbers) was achieved in DKW nutrient medium containing combination of 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA. The highest average shoot length (1,43 cm) and number of nodes (2,53) in the combination of 0,5 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA; number of leaves (6,10) in the combination of 1 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA; leaf length (0,91 cm) in combination of 0,5 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA; root number (0,53) in combination of 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA; root length (0,17 cm) was obtained in DKW nutrient medium containing growth regulators in the combination of 0,5 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA. Node explants of Sarılop cultivar were cultured in DKW basal nutrient medium containing a combination of 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA in six different culture vessels (55 mL glass tube, 170 mL, 300 mL and 265 mL glass jars, Vitrovent, Magenta GA-7) and under two different LEDs (4500 lux white and 600 lux, 2:1 red-blue) conditions in order to ensure shoot regeneration. The highest average number of shoots per explant (2,33) was obtained in the interaction with a 265 mL glass jar culture vessel under white LED light condition, in DKW nutrient medium including 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA. The highest average shoot length (1,57 cm) and number of nodes (2,68) per explant were observed under red-blue LED light conditions with a 55 mL glass tube culture vessels. The highest average number of leaves (4,96) with 265 mL glass jar culture vessel under white LED light conditions, the highest average leaf length (0,89 cm) with Magenta culture vessel under white LED light conditions, the highest average root number (0,90) and root length (0,34 cm) with 265 mL glass jar culture vessel under red-blue LED light condition achieved in DKW nutrient medium containing 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA. Explants obtained from shoot regeneration experiments were subcultured 4 times (in DKW nutrient medium containing 2 mg/L BAP and 0,5 mg/L IBA) at 4-week intervals with 55 mL glass tubes in order to evaluate the effect of subculture number on multiplication rate, average shoot length, node number, leaf number and length, root number and length in Sarılop cultivar. The highest multiplication rate (3,27) was obtained in the 3rd subculture. The highest average shoot length per explant (1,62 cm) was in the 1st subculture, the highest average node number (2,39) and leaf number (6,06) in the 2nd subculture. The highest average leaf length (1,30 cm), number of roots (0,57) and root length (0,28 cm) per explant were obtained in 1st subculture. In all experiments, physiological problems such as hyperhydricity, browning, chlorosis and necrosis were not observed in the produced plantlets. However, in B5 nutrient medium the leaves of some explants chlorosis was determined. The rooted plantlets are acclimatized with 70% success percentage.