Kitosan ile bazı bitki büyüme düzenleyicilerinin Serapias vomeracea'nin in vitro fizyolojisi üzerine etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of the effects of chitosan and some plant growth regulators on in vitro physiology of Serapias vomeracea
Yazar: ARDA ACEMİ
Danışman: PROF. DR. FAZIL ÖZEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Botanik = Botany ; Fizyoloji = Physiology
Dizin: Bitki büyüme düzenleyicileri = Plant growth regulators ; Bitki fizyolojisi = Plant physiology ; Biyopolimerler = Biopolymers ; Fourier dönüşümü = Fourier transformation ; Titreşim spektroskopisi = Vibration spectroscopy

Özet:
Bu çalışma kısmi N-asetile oligomerik ve polimerik kitosanlar ile yaygın kullanılan bitki büyüme düzenleyicilerinin Serapias vomeracea'de sebep oldukları in vitro fizyolojik değişimleri açığa çıkarmak için yürütüldü. S. vomeracea tohumlarının çimlenmesinde en yüksek başarı % 77,31 oranla % 0,25 aktif kömür katkılı Knudson C besiyerinden sağlandı. Bitki büyümesinde tüm parametreler göz önüne alındığında ideal gelişimi sağlayan uygulamalar aynı besiyerinde %3 muz homojenatı (BAN) ve çeşitli konsantrasyonlarda kitosan uygulamaları (CHI) oldu. BAN, hindistan cevizi suyu (COW) ve jasmonik asit (JAS) uygulamaları S. vomeracea'nin yaprak ve köklerindeki hücrelerin zar yapılarının daha düzenli hale gelmesini sağlarken, 6-benzilaminopürin (BAP) ve indol-3-asetik asit (IAA) uygulamaları hücre duvarındaki lignin moleküllerinin esterleşme derecelerini artırdı. Polimerik kitosan (CHI-10) uygulamaları yaprak dokularında protein ve pektin miktarını artırırken, BAN uygulaması ise bunların yanı sıra yaprak dokularındaki ligninleşmeyi de uyardı. S. vomeracea'nin kök dokularında JAS ve CHI uygulamaları protein, su bağlı pektin ve ligninler, hidrosinamik asit ve alkaloit miktarlarında artmaya neden oldu. Düşük konsantrasyonda CHI-10 ve JAS uygulamaları ile yüksek konsantrasyodaki oligomerik kitosan (CHI-1) uygulamasının köklerde ksiloglukan, ramnogalakturonan ve β-galaktan miktarını artırdığı bulundu. Glukomannan içeriği açısından ise en olumlu etki indol-3-bütirik asit (IBA), CHI-1 ve IAA uygulamalarından sağladı. Bu çalışmayla birlikte iyi karakterize edilmiş kitosanın orkide yetiştiriciliğinde sentetik bitki büyüme düzenleyicilerine karşı çevre dostu, biyobozunur ve güvenilir bir alternatif olduğu ortaya konmuş oldu. Ayrıca FTIR spektroskopisinin sunduğu avantajların bitki doku kültürü uygulamalarına entegre edilmesiyle bitkide gerçekleşen fizyolojik değişimlerin molekül düzeyinde aydınlatılmasına olanak sağlandı.

Abstract:
This study was carried out to elucidate the in vitro physiological changes caused by the partially N-acetylated oligomeric and polymeric chitosans and the common plant growth regulators in Serapias vomeracea. The highest success in the germination of S. vomeracea seeds (77.31 %) was obtained from Knudson C medium supplemented with 0.25 % activated charcoal. Considering all the parameters in plant growth, the applications that provided the ideal development were found to be 3 % banana homogenate (BAN) and chitosan (CHI) in various concentrations, in the same medium. In the leaves and roots of S. vomeracea, BAN, coconut water (COW) and jasmonic acid (JAS) applications made the membrane structures of cells more stable. The application of 6-benzylaminopurine (BAP) and indole-3-acetic acid (IAA) increased the degree of esterification of lignin molecules in the cell wall while BAN and polymeric chitosan (CHI-10) applications increased the amount of protein and pectin in leaf tissues. Also, BAN application stimulated lignification in leaf tissues. JAS and CHI applications increased the amount of protein, water-associated pectin and lignins, hydrocinnamic acid, and alkaloids in the root tissues of S. vomeracea. Furthermore, application of high concentration of oligomeric chitosan (CHI-1) and low concentration of CHI-10 and JAS increased xyloglucan, rhamnogalacturonan and β-galactan contents in roots. In terms of glucomannan content, the most favorable effect was obtained from indol-3-butyric acid (IBA), CHI-1 and IAA applications. With this study, it was revealed that well-characterized chitosan is an eco-friendly, biodegradable and reliable alternative to synthetic plant growth regulators in orchid cultivation. Furthermore, by integrating the advantages of FTIR spectroscopy into plant tissue culture applications, it was possible to illuminate the physiological changes in the plant at molecular level.