Pamuk (Gossypium hirsutum L.)'da Verticilliumsolgunluğu (Verticillium dahliae Kleb.)'na karşıdayanıklı hatların In Vitro seleksıyon ile eldeedilmesine yönelik araştırmalar
Researches on obtaining resistant lines toVerticillium wilt (Verticillium dahliae Kleb.) via InVitro selection in cotton (Gossypium hirsutum L.)
Yazar: PERVİN GÜNTÜRKÜN KIR
Danışman: PROF. DR. AYNUR GÜREL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Pamuk, ülkemiz ekonomisinin önemli sektörlerinden olan tekstil başta olmak üzere
birçok farklı sanayi kolunun hammaddesidir. Pamuk tarımının ve pamuğa dayalı
sanayinin sağladığı iş istihdamı göz önünde bulundurulduğunda, pamuk; hem Dünya,
hem de ülkemiz genelinde sosyo-ekonomik yapı içerisinde önemli etkilere sahip
bulunmaktadır.
Pamuk bitkisindeki mevcut en önemli hastalık, vejetasyonun her aşamasında sorun
olabilen toprak patojeni Verticillium dahliae Kleb. fungal etmeninin neden olduğu
solgunluk hastalığıdır. Geniş bir konukçu dizisine sahip olan hastalık etmeni, Dünya'da
ve ülkemizde önemli ekonomik kayıplara yol açmaktadır. Hastalık sebebiyle üreticiler
birim alandan yeterli verimi alamamakta ve lif kalite değerleri olumsuz şekilde
etkilenmektedir. Mevcut sistemde hastalıkla mücadelede istenilen başarı henüz sağlanmış
değildir. Kimyasal mücadelesi olmayan bu hastalığa karşı dayanıklı çeşitlerin
kullanılması gerekmektedir. Verticillium solgunluğuna karşı dayanıklılık genleri
bilinmekle birlikte, bunların klasik ıslah çalışmalarında kullanılması oldukça zor ve
pahalı olduğu gibi uzun zaman da almaktadır. Bitki ıslahında, biyoteknolojik yöntemlerin
kullanımı ise; ıslah çalışmalarında zaman kazanımı ve seleksiyon aşamasında da doğru
bireylerin seçimi açısından büyük önem taşımaktadır.
Bu projede in vitro seleksiyon çalışmalarında somaklonal varyasyonun ortaya
çıkmasında öneme sahip olan mutasyon kullanımı ve etkili mutasyon dozunun
belirlenmesi, ayrıca pamuk (Gossypium hirsutum L.) kalluslarında Verticillium Solgunluk
Etmeni (Verticillium dahliae Kleb.)'ne ait kültür filtratı uygulamalarının kallusların fizyolojik gelişim ve biyokimyasal içerik üzerine olan etkilerinin ortaya çıkarılması
amaçlanmıştır.
Bu amaçla Verticillium solgunluğuna karşı duyarlı (NP Özbek 100) ve tolerant
(Carmen) pamuk çeşitleri kullanılarak, kültür filtratı ve mutajen uygulamalarının
hastalığa karşı dayanıklı bitki elde edilmesindeki potansiyelleri incelenmiştir. Dört farklı
gama ışını radyasyon dozunun (100, 200, 300 ve 400 Gy) tohum çimlenme oranı, fide
boyu ve kök uzunluğu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çimlenme denemesinin 7.
gününde, çimlenme oranı, fide boyu ve kök uzunluğunun kontrol grubuna göre en çok
sınırlandığı doz olan 300 Gy doz etkili mutasyon dozu olarak belirlenmiştir.
Verticillium dahliae'nın yaprak döken (PYDV 6) ve yaprak dökmeyen (NPAE
Vd11) patotiplerinden elde edilen kültür filtratlarının üç farklı dozu (% 25, % 50, % 75)
kallus ortamlarına ilave edilmiştir. Kallusların hastalık etmenine karşı duyarlılıkları
belirlenmiştir.
Kültür filtratı uygulamalarının kallus üzerindeki etkisi incelendiğinde, denemenin
28. gününde kontrol gruplarına göre patotipler arasında en fazla antosiyanin ve
kahverengi kallus oluşumuna sebep olan fungal kültür filtratı ve dozunun PYDV6 %75
olduğu ve aynı dozda kallus ağırlığının azaldığı görülmüştür. PYDV6 patotipine ait %75
dozda kültür filtratı uygulamasının her iki pamuk çeşidinde protein, klorofil, hidrojen
peroksit, katalaz ve peroksidaz miktarları üzerindeki etkisi incelenmiştir.
Mutasyon uygulaması olan ve olmayan gruplarda klorofil a, klorofil b, total
klorofil, total karotenoid miktarlarının kültür filtratı uygulaması ile birlikte azaldığı ve çeşitler arasında en çok Carmen çeşidinin etkilendiği belirlenmiştir.
Mutasyon uygulaması olmayan gruplarda kültür filtratı uygulaması ile birlikte
Carmen çeşidinde katalaz miktarı %138, mutasyon uygulamasında ise % 165 artış
göstermiştir. NP Özbek 100 çeşidinde ise aynı gruplarda katalaz miktarı sırası ile % 34 ve
% 48 azalmıştır. Mutasyon uygulaması olmayan gruplarda kültür filtratı uygulaması ile
birlikte Carmen çeşidinde peroksidaz miktarı 8 kat, NP Özbek-100 çeşidinde ise 4 kat
daha fazla artış göstermiştir. Mutasyon uygulanan gruplarda ise aynı çeşitler için bu oran
sırası ile 2.5 ve 2 kat olarak gözlenmiştir.

Abstract:
Cotton is the raw material for many different industries, the main economical
sectors of our country as textile industry. Cotton has important effects for socialeconomics in our country and all around the world as we consider about the employment
that cotton farming and industries of cotton provides.
The most important disease in cotton plant is wilt disease which is the consequence
of Verticillium dahliae Kleb., the fungal pathogen which can happen at any period of
vegetation. This disease which has a large hosting string causes important economical
loss in the world and also in our country. Because of this disease, producers can not get
enough output per unit area and the leaf quality rates are affected negatively. In actual
system, desirable success haven't been obtained yet in the struggle with the disease. The
resistance lines are being used for this disease which does not have any chemical
struggles. Although the resistance genes are known for Verticillium wilt, to use this in
classic breeding studies is very hard, expensive and also takes long time. The use of
biotechnological methods is also important in plant breeding in terms of saving time and
the identification of correct individual members in selection stage.
In this project, the use of mutation which is important for the emergence of
somaclonal variation in in vitro selection studies and determination of effective mutation
dose, also it is aimed to reveal the effects of the Verticillium dahliae Kleb. culture filtrate applications on the physiological development and the biochemical component of cotton(Gossypium hirsutum L.) calli.
For this purpose, the potentials of culture filtrate and mutajen applications for
obtaining resistant plants were determined by using Verticillium wilt sensitive (NP Özbek
100) and tolerant (Carmen) cotton varieties. The effects of four different gamma radiation
doses (100, 200, 300 and 400 Gy) on seed germination rate, seedling length and root
length were investigated. On the 7th day of germination treatment, the effective mutation
dose was determined as 300 Gy, which is the most limited germination rate, seedling
length and root length compared to the control group.
Three different doses (25%, 50%, 75%) of the culture filtrates obtained from the
defoliating (PYDV 6) and nondefoliating (NPAE Vd11) pathotypes of Verticillium
dahliae were added to callus media. The sensibilities of calli to the disease factor were
determined.
When the effect of culture filtrate applications on callus was examined, it was seen
that fungal culture filtrate and dose PYDV6 %75 which caused the most anthocyanin and
brown callus formation among the pathotypes on the 28th day of the experiment and the
callus weight decreased at the same dose. The effect of 75% culture filtrate of PYDV6
pathotype on protein, chlorophyll, hydrogen peroxide, catalase and peroxidase amounts of
both cotton cultivars were investigated.
It was determined that chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, total
carotenoid amounts decreased with the application of culture filtrate in the groups with
and without mutation and Carmen cultivar was most affected among the varieties.
In the groups without mutation, the amount of catalase increased by 138% and the
mutation application increased by 165% with culture filtrate on Carmen cultivar. In the
NP Özbek 100 cultivar, the amount of catalase in the same groups decreased by 34% and
48% respectively. In groups without mutation, peroxidase amount was 8 times higher in
Carmen cultivars and 4 times more in NP Özbek-100 cultivars with culture filtrate. In the
mutation groups, this ratio was 2.5 and 2 times for the same varieties, respectively.