Sodyum azit ve etil metansülfonatın asma genotiplerinde sitolojik etkileri
Mutagenic effects of sodium azide and ethyl methanesulfonate on grape genotypes
Yazar: AHMET BEYATLI
Danışman: PROF. DR. ZEKİ KARA
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bağcılık, ürünleri şarap, sofralık, kuru üzüm, meyve suyu, reçel ve diğer şekillerde kullanılan, sosyo-ekonomik açıdan en önemli üretim alanlarından biridir. Pazar taleplerindeki dinamik değişimler ve küresel iklim değişikliği karşısında bağcılığın uzun vadeli sürdürülebilirliği, yetiştirme tekniklerinin geliştirilmesine ek olarak, özellikle asma anacı ve üzüm çeşitlerinin günümüz ihtiyaçlarına yönelik geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu bağlamda üzüm ıslahı ve özellikle poliploid üzüm genotiplerinin geliştirilmesi önemli ipuçları vermektedir. Bu çalışmada kimyasal mutagenler olarak Sodyum Azit (SA %0, %0.01, %0.05, %0.1, %0.2 dozları 2 ve 4 saat) ve Etil Metansülfonat (EMS %0, %0.01, %0.02, %0.5, 6 ve 10 saat) kullanılmıştır. Ekşi Kara ve Gök Üzüm sofralık üzüm çeşitleri ile 41B ve Fercal asma anaçlarının çimlenmiş tohumlarında uyarıcı poliploidinin etkileri makroskobik, mikroskobik ve sitogenetik açıdan incelenmiştir. Denemede her doz için 20 adet katlanmış tohum olmak üzere her genotip için 300 adet ve toplamda 1200 adet tohuma mutagen uygulanmıştır. Üzüm çeşitlerine ve asma anaçlarına uygulanan mutagenlerin LD50 değerleri genotipler için ayrı ayrı hesaplanmıştır. LD50 değerleri arasında mutagenlere, uygulanan dozlara, uygulama sürelerine ve asma genotiplerine göre farklılıklar belirlenmiştir. Hayatta kalan asma fidelerinin erken gelişme döneminde ortalama yaprak kalınlığı, sürgün uzunluğu, yaprak boyutu, yaprak sayısı, klorofil içeriği, sürgün çapı, stoma yoğunluğu ve boyutları, kloroplast sayıları mutagenlere, doz ve uygulama sürelerine ve genotiplere göre farklılıklar göstermiştir. Poliploidinin ön tespiti için kullanılan en elverişli mikroskobik gözlem olan kloroplast sayısının en yüksek değerleri Gök Üzüm EMS %0.02 6-s uygulamasında 28.67±2.08 adet ile Gök Üzüm SA %0.2 2-s uygulamasında 29.67 ± 2.08 adet olarak belirlenirken en düşük değerler Ekşi Kara kontrol (19.97 ± 0.23 adet) ve Gök Üzüm (SA %0.1 2-s 19.83 ± 1.76 adet) uygulamalarında belirlenmiştir. Her iki mutagenin uygulamaları sonucunda Ekşi Kara'da 39, Gök Üzüm'de 48, 41B'de 78 ve Fercal'de 103 toplam 268 adet fide hayatta kalmıştır. Bu fidelerde sürgün, yaprak, klorofil, stoma ve kloroplast gözlemleriyle yapılan ön eleme sonucunda 'Ekşi Kara'da 8, 'Gök Üzüm'de 17, 41B'de 9 ve Fercal'de 16 olmak üzere toplam 50 fide seçilerek, flow sitometsi (FC) analiziyle poliploidi doğrulaması yapılmıştır. Seçilmiş triploit Gök üzüm fidesinin yaprak klorofil içeriği, ebeveyn Gök Üzüm ve tetraploit Kyoho ile karşılaştırıldığında her ikisinden daha düşük bulunmuştur. Seçilmiş triploit Gök Üzüm fidesinin kloroplast miktarı, ebeveyn Gök Üzüm'den daha yüksek fakat Kyoho'dan daha düşüktür. FC analizi sonucunda, sadece Gök Üzüm çekirdeklerine yapılan SA %0.05 2-s uygulamasından seçilen bir fidenin triploit/yakın triploit olduğu doğrulanmıştır. Ayrıca, FC analiziyle seçilmiş fidenin kök ucu örneğinde yapılan kromozom sayımında 57 kromozom sayılmış ve ploidi doğrulaması tekrarlanmıştır. Bu çalışmamızdan elde edilen triploit Vitis vinifera L. cv. Gök Üzüm fidesi, Sodium Azide'nin asma genotiplerinde mutant olarak kullanılarak poliploidinin uyarıldığı ilk verimli sonuçtur. Daha sonraki asmada mutasyon çalışmaları için, bu çalışmada triploidi/ yakın triploidi uyarımı sağlayan SA %0.05 2-s uygulaması öncelikle önerilebilir.

Abstract:
Viticulture is one of the most important socio-economically important production areas, whose products are used for wine, table, raisins, fruit juice, jam, and other forms. The long-term sustainability of viticulture in the face of dynamic changes in market demands and global climate change requires the development of especially vine rootstock and grape varieties for today's needs, in addition to the development of cultivation techniques. In this context, grape breeding and especially the development of polyploid grape genotypes provide important clues. In this study, Sodium Azide (SA 0%, 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.2% doses for 2 and 4-h) and Ethyl Methanesulfonate (EMS 0%, 0.01%, 0.02%, 0.5% doses for 6 and 10-h) were used as chemical mutagens. In the experiment, each dose was applied to 20 folded seeds, 300 seeds for each genotype and a total of 1200 seeds were mutagenized. The effects of stimulating polyploidy in the germinated seeds of Vitis vinifera L. cvs. Ekşi Kara and Gök Üzüm table grape varieties and 41B (V. vinifera Chasselas × V. berlandieri) and Fercal (V. berlandieri Colombard 1 B × Richter 31) rootstocks were investigated in terms of macroscopic, microscopic, and cytogenetic aspects. LD50 values of mutagens applied to grape varieties and grapevine rootstocks were calculated separately for genotypes. Differences were determined between LD50 values according to mutagens, applied doses, application times and grape genotypes. During the early development period of the surviving vine seedlings, average leaf thickness, shoot length, leaf size, number of leaves, chlorophyll content, shoot diameter, stomatal density and sizes, chloroplast numbers showed differences according to the doses and duration of applications to mutagens and genotypes. The highest value of chloroplast numbers, which is the most convenient microscopic observation used for the preliminary detection of polyploidy, was 28.67 ± 2.08 units in Gök Üzüm EMS 0.02% 6-h application and 29.67 ± 2.08 units in Gök Üzüm SA 0.2% 2-h application. The lowest values were determined as 19.97 ± 0.23 units in the Ekşi Kara control and 19.83 ± 1.76 units in the Gök Üzüm SA 0.1% 2h application. As a result of the applications of both mutagens, a total of 268 seedlings survived, 39 in Ekşi Kara, 48 in Gök Üzüm, 78 in 41B and 103 in Fercal. As a result of the pre-selection of these seedlings with shoot, leaf, chlorophyll, stoma and chloroplast observations, a total of 50 seedlings were selected, 8 in Ekşi Kara, 17 in Gök Üzüm, 9 in 41B and 16 in Fercal, and polyploidy verification was performed by Flow cytometry (FC) analysis. As a result of FC analysis, it was confirmed that a seedling selected from SA 0.05% 2-h application to only Gök Üzüm seeds was triploit/near triploit. Leaf chlorophyll content of the selected Gök Üzüm seedling was found to be lower than both parent Gök Üzüm, and tetraploit Kyoho. The chloroplast amount of the selected seedling was higher than the parent Gök Üzüm but lower than that of Kyoho. In addition, 57 chromosomes were counted in the root tip sample of the seedling selected by FC analysis, and ploidy confirmation was repeated. The triploit/ near triploit Vitis vinifera L. cv. Gök Üzüm seedling obtained from our study is the first productive result in which polyploidy was induced by using Sodium Azide as a mutant in grapevine genotypes. For further grapevine mutation studies, the application of SA 0.05% 2-h, which provides triploit induction, can be recommended primarily in this study.