Kimyasal mutagen uygulamalarının buğdayda bazı in vitro karakterler ve kuraklığa tolerans üzerine etkileri
Effects of chemical mutagenesis on in vitro parameters and drought tolerance of wheat
Yazar: ARASH HOSSEIN POUR
Danışman: PROF. DR. METİN TOSUN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı / Tahıllar ve Yemeklik Baklagiller Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Son yıllarda in vitro mutagenesis olarak adlandırılan, mutagenik uygulamaların in vitro tekniklerle kombinasyonunu kapsayan çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. İki farklı uygylama halinde yürütülmüş olan bu çalışma, kimyasal mutasyonlardan EMS ve sodyum azitin buğdayın Kırik çeşidinde in vitro ve in vivo şartlarda etkilerini ve ıslah amaçlı çalışmalarda uygulanabilecek optimum konsantrasyonu belirlemek ve kuraklığa tolernanslı ekmeklik buğday hatları geliştirimek amacıyla yapılmıştır. 
Olgun embriyo kültürüne etil metansülfonatın farklı süre ve konsantrasyonlarda uygulanması bir çok karakteri olumlu yönde etkilemiştir. Etil metansülfonatın uygulama süresi ve konsantrasyonu arttıkça genel olarak kallus oluşum oranı azalmıştır. Ancak rejenerasyon etkinliği (RE) ve bitki sayısı (BS) bakımından uygulama süresine göre ortalamalar dikkate alındığında, en yüksek RE ve BS 6 saatlik uygulamadan elde edilmiş, 4 saatlik uygulaması ise son sırada yer almıştır. Diğer taraftan, ortalamalar esas alınarak konsantrasyonlara göre değerlendirme yapıldığında, RE ve BE sırasıyla %0.4 ve %0.3'lük konsantrasyonlarda elde edildiği ve kontrol uygulamasının her iki karakter bakımında son sırada yer aldığı görülmüştür. LD50 değeri hem rejenerasyon etkinliği hem de bitki sayısı için EMS'nin %0.1'lik konsantrasyonunun 8 saat süre ile uygulandığı muameleden elde edilmiştir.
Sodyum azit uygulaması kallus oluşumunu, RE ve BS azaltmış, bu etki özellikle yüksek konsantrasyonlarda ve uzun uygulama sürelerinde daha belirgin olmuştur. BS açısından LD50 değeri, 2 mM'lık konsantrasyon ve 3 saat uygulamadan, RE açısından 4 mM'lık konsantrasyon ve 1 saat süre uygulanmasından elde edilmiştir. 
Kallusa etil metansülfonat farklı sürelerde uygulandığında, ortalamalar esas alınarak en yüksek RE ve BS 6 saatlik uygulamadan, en düşük ise 4 saatlik uygulamadan elde edilmiştir. Diğer taraftan, ortalamalar esas alınarak konsantrasyonlara göre değerlendirme yapıldığında, en yüksek RE ve BS kontrol grubunda en düşük ise 80 mM'lık konsantrasyonda oluştuğu görülmüştür. Kallusa etil metansülfonatın uygulanması durumunda LD50 kriterine göre BS esas alındığında optimum konsantrasyonun ve uygulama süresinin 50 mM'lık konsantrasyonun 8 saat süre ile uygulanması olduğu tespit edilmiştir.
Kallusa sodyum azitin uygulama süresi RE ve BS çok önemli derecede etkilemiş, en yüksek rejenerasyon RE ve BS, 1 saatlik uygulamadan elde edilmiştir. Sodyum azitin uygulama süresi uzadıkça ve konsantrasyonu arttıkça her iki karakterde düşüşler ortaya çıkmış ve 4 saatlik uygulamada tüm konsantrasyonlarda herhangi bir rejenerasyon gerçekleşmemiştir. Sodyum azitin kallusa uygulanması durumunda LD50 değerine göre optimum konsantrasyonun ve uygulama süresinin hem RE hem de BS için 1 mM'lık konsantrasyonunun 1 saat süre ile uygulandığı muamele olduğu belirlenmiştir.
Bu çalışmada farklı süre ve konsantrasyonlarda uygulanan EMS ve NaN3; çimlenme, çim ve fide ile ilgili bir çok karakteri sırasıyla olumlu ve olumsuz yönde etkilemiştir. Bu nedenle her iki kimyasal mutagen'de araştırmada uygulanan süre ve konsantrasyonlara göre LD50 değeri belirlenememiştir. 
M2 tohumları -10 bar'lık PEG 6000 ortamında çimlendirmeye alınmış, böylece erken dönemde (çimlenme dönemi) kurağa toleranslılık yönünden test edilmiş ve seleksiyon yapılmıştır. Çimlenen tohum sayısı sodyum azit popülasyonunda (710 adet), EMS popülasyonuna (52 adet) göre daha fazla olmuştur.
2016, 229 sayfa
Anahtar Kelimler: Embriyo kültürü, etil metansülfonatın, kuraklık, mutasyon, sodyum azit.

Abstract:
In vitro mutagenesis studies involving the mutagenic application with combination of in vitro techniques has begun recently. This study was carried out in wheat (Kırik cultivar) with two different chemical mutagen, ethyl methanesulfonate (EMS) and sodium azide, under in vitro and in vivo conditions in order to determine the optimal concentration to apply and develop the drought-tolerant bread wheat lines.
The effect of mutagen EMS in mature embryo culture had significant effect on the most of the traits. Increasing the concentration and duration of ethyl methanesulfonate, the average amount of callus formation were generally decreased. Whereas effects of the average regeneration efficiency (RE) and number of plants (NP) was taken into account based on different duration, the highest RE and NP were obtained from 6 h treatment, the lowest RE and NP were seen in 4 h treatment. Whereas, the highest average of RE and NP were obtained %0.4 and %0.3 concentration, while control application produced the lowest RE and NP. LD50 value was observed in 8 hours treatment + %0.1 concentration for RE and NP parameters. 
Treatmen of sodium azide mutagen decreased callus formation, RE and NP, particularly this effect was evident at the higher concentrations and longer application duration. LD50 value was 3 h treatment + 2 mM concentration in NP and 1 h treatment + 4 mM concentration in RE.
Based on average the RE and NP traits at different duration and concentration of Ethyl methanesulfonate (EMS) mutagenesis of mature seed-derived calli, resulted  the highest RE and NP from 6 h treatment and 80 mM, the lowest RE and NP was observed in 4 h and control treatment. LD50 value was 8 h treatment + 50 mM concentration both in NP and RE.
Based on average the RE and NP traits at different duration and concentration of sodium azide mutagenesis of mature seed-derived calli, resulted  the highest RE and NP from 1 h treatment. Four hours treatment produced no plant. LD50 value was 1 h treatment + 1 mM concentration both in NP and RE.
In this study, application of different durations and concentrations of EMS and NaN3 affected to
the germination, seedling and plantles related parameters positively and negatively, respectively. Therefore, the LD50 values of duration and concentration of applied both chemical mutagen was not determined.
M2 seeds were kept in -10 bar PEG 6000 osmotic potential medium for germination to test the early stage drought (germination stage). Based on their germination performance, 710 seedlings from sodium azide and 52 seedlings from EMS study were selected.

2016, 229 pages
Keywords: Drought, embryo culture, ethyl methanesulfonate, mutation, sodium azide.