Gamma radyasyonunun buğdayda (Triticum sp.) partikül bombardımanı tekniği ile gen aktarımına ve bitki rejenerasyonuna etkisi
The effect of gamma radiation on gene transfer and plant regeneration via particle bombardment technique in wheat (Triticum sp.)
Yazar: ÇİĞDEM YILDIZ
Danışman: PROF. DR. A. MURAT ÖZGEN
Ankara Üniversitesi / Biyoteknoloji Enstitüsü / Temel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Bitki rejenerasyonu = Plant regeneration ; Buğday = Wheat ; Gama radyasyonu = Gamma radiation ; Gen aktarımı = Gene transfer

Özet:
Bu çalışmada, gamma radyasyonundan yararlanılarak hücre ve dokularda fiziksel ve biyolojik değişikliklerin oluşturulması ve bu şekilde partikül bombardımanı yöntemi kullanılarak yapılan gen geçişlerinin ve bitki rejenerasyonunun artırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, öncelikle farklı gamma kaynaklarının (Co-60 ve Cs-137) ve bunlara ilişkin dozların bitki rejenerasyonuna olan etkisi belirlenmiş; uygun kaynak ve dozlar belirlendikten sonra bu kaynaktan yararlanılarak partikül bombardımanı ve bitki rejenerasyonu çalışmalarına başlanmıştır. Literatüre göre, partikül bombardımanı ile gen aktarımında gamma radyasyonunun etkileri üzerine çalışmaların yapılmadığı görülmüştür.Olgun embriyolardan kallus kültürü aracılığıyla bitki rejenerasyonu üzerine yapılan çalışmalarda kullanılan her iki buğday çeşidinde (Bezostaja-1 ve Çakmak 79) de incelenen tüm karakterlerde en yüksek sonuçlar kontrol (0 Gy) uygulamasından alınmış, bunu 15 Gy'lik gamma dozu uygulaması izlemiştir. Gamma radyasyon dozlarındaki artışa paralel olarak elde edilen sonuçlarda önemli düşüşler gözlenmiştir. 15 Gy'in üzerindeki gamma dozlarında sürgün rejenerasyonu görülse de herhangi bir bitkicik gelişimi olmamıştır. Araştırmada kullanılan her iki çeşitte de en yüksek sonuçların Kobalt 60 gamma kaynağının kullanıldığı uygulamalardan elde edilmiştir. Sezyum 137 kaynağı kullanıldığında, incelenen tüm karakterlerden elde edilen sonuçlarda önemli düşüşler gözlenmiştir. 15 Gy'lik gamma radyasyonu uygulamasında kallus ve embriyo eksplantları karşılaştırıldığında, tüm karakterlerde en yüksek sonuçların kallustan alındığı belirlenmiştir.Farklı kaynaklı gamma radyasyonunun kallustan gelişen bitkiciklerin yaprak hücreleri ve bu yapraklardaki fotosentetik aktivite üzerine olan etkileri incelendiğinde, Kobalt 60 kaynaklı 15 Gy'lik gamma dozu ile kontrol uygulaması (0 Gy) arasındaki farkın incelenen tüm karakterlerde ve her iki çeşitte de önemli olmadığı, ancak Sezyum 137 kaynaklı 15 Gy'lik gamma uygulamasından elde edilen sonuçların önemli derecede düşüşler gösterdiği tespit edilmiştir.Bitki rejenerasyonunun aksine, yapılan gen aktarım çalışmalarında, kullanılan her iki çeşitte (Bezostaja-1, Çakmak 79) ve eksplantta (embriyo, kallus) Kobalt 60 kaynaklı 15 Gy'lik gamma dozu ile yapılan ışınlamalarda, kontrol (0 Gy) uygulamasına göre incelenen bütün karakterlerde daha yüksek sonuçlar alınmıştır. Araştırmada kullanılan her iki çeşitte de petri başına gelişen en yüksek mavi nokta sayısının 15 Gy'lik gamma dozu ve embriyo eksplantından elde edilmiştir.Sonuç olarak, buğdaya partikül bombardımanı yöntemi ile yapılan gen aktarım çalışmalarında embriyo eksplantına uygulanan Kobalt 60 kaynaklı 15 Gy'lik gamma dozu gen aktarım frekansını önemli derecede artırmıştır.

Abstract:
In this research, forming physical and biological changes in cells and tissues via gamma radiation and by this way increasing plant regeneration and gene transition by particle bombardment method were aimed. For this purpose, primarily the effect of different gamma sources (C0-60 and Cs-137) and their relevant doses on plant regeneration were determined; after assigned suitable source and doses, particle bombardment and plant regeneration studies were started by using that source. According to literature, no studies were conducted about the effect of gamma radiation on gene transformation via particle bombardment technique.The highest results in all characters examined were obtained from control (0 Gy) application which was followed by 15 Gy gamma dose application, in both wheat cultivars (Bezostaja-1 and Çakmak 79) used in studies on plant regeneration via callus culture from mature embryos. Important decrease was observed in results obtained parallel to increase in gamma radiation doses. Although shoot regeneration was seen, no plantlet was grown in gamma doses over 15 Gy. The highest results were recorded from applications where Cobalt 60 gamma source was used in both cultivars. When Cesium 137 source was used, dramatic decreases were observed in results from all characters. It was determined that the highest results from all characters were obtained from callus when callus and embryo explants were compared in application of 15 Gy gamma radiation.When the effects of gamma radiation from different sources on leaf cells and photosynthehtic activity of the leaf from plantlet developed from callus, it was determined that the difference between Cobalt 60 originated 15 Gy gamma dose and control (0 Gy) application was not statistically important, however, considerable decreases were observed in the results from Cesium 137 originated 15 Gy gamma application.On the contrary of plant regeneration, in gene transfer studies, higher results were obtained from irradiations with Cobalt 60 originated 15 Gy gamma dose than control (0 Gy) application in all characters examined in both cultivars (Bezostaja-1, Çakmak 79) and explants (embryo, callus). In both cultivars used in the study, the highest number of blue spots per Petri dish was obtained from 15 Gy gamma dose and embryo explant.Finally, Cobalt 60 originated 15 Gy gamma dose which was treated to embryo explant, increased the gene transfer frequency significantly in gene transfer studies to wheat via particle bombardment technique.