Dünyada karpuz üretimi 3 472 997 milyon ha alanda, 105 372 341 milyon tonluk kapasiteyle yapılırken, Türkiye 165 000 ha alanda 4 044 184 tonluk karpuz üretimi ile Çin’in arkasından ikinci sırada yer almaktadır. Ülkemizde karpuz, 26 milyon tonluk sebze üretimi içerisinde yaklaşık 4 milyon ton’luk üretimiyle domatesten sonra ikinci sırada bulunmaktadır (Anonim, 2012).
Tüm Citrullus türlerinin gen merkezi Afrika’dır (Robinson ve Deckers-Walters, 1997). Karpuz, Orta Afrika’dan önce yakın çevreye Anadolu ve İran’a geçmiştir. Daha sonra Asya’ya yayılmıştır. M.Ö. 1000 yıllarında Çin’de karpuz tarımının yapıldığı mevcut literatürde bildirilmektedir. Karpuzun Avrupa’ya İspanya üzerinden girmiş, buradan da diğer Avrupa ülkelerine orta çağın başlarında yayılış göstermiş olabileceği düşünülmektedir. Avrupa’da botanikçiler tarafından 16. ve 17.
yüzyılda yazılan kitaplarda karpuzdan söz edilmektedir. Amerika’ya karpuzun Avrupa’dan göç edenler tarafından taşındığı görüşü yaygındır. Cucurbitaceae familyasına ait olan Citrullus cinsi, Afrika, Asya ve Akdeniz’in sıcak bölgelerinde yetişen 4 diploid (n=11) tür içermektedir (Jeffrey, 1975). Bunlar günümüzde ticari olarak yetiştiriciliği yapılan C. lanatus (Thunb.) Matsum ve Nakai, C. colocynthis (L.) Schrad., C. ecirrhosus ve C. rehmii De Winter’dir. C. lanatus ve C. rehmii tek yıllık türler iken, C. colocynthis ve C. ecirrhosus çok yıllık türlerdir. Dünya’da tropik ve subtropik bölgelerde yetiştirilen C. lanatus (Thunb.) Matsum. ve Nakai, Citrullus cinsi içerisinde en fazla çeşitlilik gösteren türdür (Maynard, 2001), kültür formu C.
lanatus var. lanatus ve yabani form olan C. lanatus var. citroides (L.H. Bailey Mansf.) alt türlerini içermektedir (Whitaker ve Bemis, 1976; Bates ve Robinson, 1995; Robinson ve Decker-Walters, 1997; Levi ve ark., 2001; Wehner, 2008). Tüm dünyada ticari olarak yetiştiriciliği yapılan karpuzlar, C. lanatus var. lanatus alt türüne ait olup, çekirdekli ve çekirdeksiz (triploid) tiplere sahiptir. Meyveleri boyut, şekil ve kabuk özellikleri bakımından oldukça zengin bir çeşitlilik göstermektedir.
Meyvelerde boyut; mini, küçük, orta, büyük ve çok büyük, şekil; yuvarlak, oval, eliptik ve silindirik, kabuk; düz ya da çizgili, kabuk rengi; yeşilin farklı tonlarında
(koyu, orta, açık) ve gri, çizgiler; açık veya koyu yeşil zemin üzerine geniş, orta ve dar, et rengi; beyaz, sarı, turuncu ve kırmızı olabilmektedir.
Karpuz içeriğinde bulunan yüksek miktarda su ile sıcak havalarda serinletici etkiye sahip yazlık bir sebzedir. Karpuz A vitamini ile B6 ve C vitaminleri, protein, şeker, karbonhidrat, potasyum, fosfor gibi insan sağlığı ve beslenmesi için gerekli birçok elementçe zengindir (Çizelge 1.1) (Vural ve ark., 2000). Karpuzda antioksidan maddelerden likopen ve β- karoten karetenoidleri bulunur. İçerdiği önemli miktarda likopen kanser riskini azaltmada, LDL (low density lipoprotein)’yi düşürmede ve deriyi UV ışınlarının zararlı etkilerinden korumada yardımcıdır (Perkins, 2005). Karpuz zengin bir citrulline kaynağıdır. Citrulline, insanlar için temel amino asitlerden arjinini metabolize etmede görev alır. Arjinine azot oksit sentezinde kullanılan azotlu bir substrattır ve kalp-damar sistemleri ve bağışıklık fonksiyonlarında asli rol oynamaktadır (Collins ve ark., 2007). İştah açıcı ve ferahlatıcı bir sebze olmasının yanı sıra; göz ağrılarına, mide rahatsızlıklarına ve baş ağrılarına da olumlu etki yaptığı bilinmektedir (Sarı, 2011).
Çizelge 1.1. 100 g karpuzun besin içeriği (Anonim, 2013)
Vitamin C (toplam askorbik asit) mg 8.1
Vitamin B-6 mg 0.045
Dünyada ticari olarak yetiştirilen karpuz bitkileri ile yapılan ıslah çalışmaları oldukça önemlidir. Sebze ıslahının temelini, kendilenmiş saf hatlar oluşturmaktadır.
Karpuzlarda kendileme depresyonuyla çok fazla karşılaşılmamasından dolayı, saf hatlar kendileme yöntemi gibi klasik ıslah çalışmalarıyla elde edilmektedir. Klasik ıslah çalışmalarının çok zaman alması, saf hatların geliştirilmesi için en azından 5-6 nesil kendileme yapılması, ıslahçıları ıslah süresini kısaltan ve % 100 saf hatların elde edilmesine olanak sağlayan haploidizasyon tekniklerine yönlendirmiştir.
Haploidizasyon sonucunda hızla saf hatlar oluşturulmakta ve sonucunda hibrit ıslahı da kolaylaşmaktadır. Doğrudan çeşit olarak da kullanılabilen ya da üstün yeni çeşitlerin ve yüksek verimli hibritlerin kaynağı olan saf hatlar, sebze ıslahının ilk adımı olarak görülmektedir (Veilluex, 1994; Metwally ve ark., 1998a, b).
Somatik hücrelerinde, ait oldukları bitki türünün eşey hücrelerinde taşıdıkları kadar kromozom sayısına (n) sahip bitkilere haploid bitki adı verilmektedir (Khush ve Virmani, 1996). Normal bir bitkide bulunan tüm organlara sahip olmalarına
karşın, diploid bitkiler ile karşılaştırıldıklarında yaprakları dar ve küçük, boyları daha kısa, çiçekleri ise küçüktür. İndirgenmiş kromozom sayısına sahip gametlerin yapısını gösterdiklerinden kısırdırlar, meyve tutma özellikleri bulunmaz ve tohum oluşturamazlar. Haploid bitkilerin ürün vermeleri ve nesillerini devam ettirebilmeleri için kromozom sayılarının bazı kimyasal maddeler (kolhisin, azot protoksit, etil merkuriklorid, kloral hidrat, kafein, asenaften, sulfinilamid, hekzaklorosiklohekzan) yardımıyla iki katına çıkarılması gerekmektedir. Dihaploidizasyon adı verilen bu yöntem ile haploid bitkiler kısa sürede durağanlaştırılarak ıslah çalışmalarında kullanılabilmektedir (Sarı, 1994).
Haploidlere ilgi Blakeslee ve ark. (1922), tarafından Datura stramonium L.
bitkisinde ilk doğal haploid bitkilerin keşfedilmesiyle başlamıştır. Bunun ardından pek çok bitki türünde spontan haploid oluşumu üzerine çalışmalar yoğunlaşmıştır (Khush ve Virmani, 1996). Haploid bitkilerin farklı yollardan doğada kendiliğinden ortaya çıkma sıklığı çok düşük seviyelerde olmakta, tür ve hatta tür içindeki genotiplere göre değişmekte, bazı genotiplerde ise spontan haploidi oluşumu hiç görülmemektedir (Pochard ve Dumas de Vaulx, 1979). Doğal haploidinin yetersiz ve düzensiz oluşumu, ıslah programlarında kullanılmasına olanak sağlamaması, araştırıcıları haploid embriyo uyartımını teşvik amacıyla uzak akrabalar arası melezlemeler, tozlanmanın geciktirilmesi, sıcaklık şokları, eksik veya yetersiz (ışınlanmış) polenlerle tozlama, X ve UV ışınlarının kullanılması, çeşitli kimyasallar ile muamele gibi farklı yöntemlere başvurmaya itmiştir (Emiroğlu ve Gürel, 1993).
Günümüzde donör bitkinin gelişme ve kültür koşullarına göre farklılık gösteren, bir türün normal kromozom sayısının yarısına (n) sahip gametlerden faydalanarak; o türün gametik kromozom sayısını bulunduran bitkilerin elde edilmesinde kullanılan iki ana haploidizasyon yöntemi bulunmaktadır. Bunlar, anterlerin veya izole edilmiş mikrosporların, in vitro kültüre alınması yöntemiyle haploid üretimi androgenesis ve döllenmemiş yumurtalığın ya da yumurta hücrelerinin in vitro kültüre alınması yöntemiyle haploid üretimi ginogenesis’dir. Eksik veya yetersiz tozlama ile elde edilen bitkiler ise yine dişi gametten haploidi uyartımı ile sağlanmaktadır (Ellialtıoğlu ve ark., 2001).
İlk karpuz haploid bitkileri Gürsöz (Sarı) ve ark. (1991) tarafından elde edilmiştir. Ancak; karpuzlarda haploidizasyon teknikleri ile embriyo elde edilmesi ve bitkiye dönüştürülmesi başarılı olsa da (Sarı, 1994), halen rutinde ıslah çalışmalarında kullanılacak kadar bitki elde edilememektedir. Yapılan literatür araştırmalarına göre, karpuz bitkisinin ışınlanmış polenlerle tozlama yoluyla haploid bitki elde etmede tepkileri düşüktür ve sınırlı sayıda haploid embriyo veya bitki elde edilmiş (Gürsöz ve ark., 1991; Sarı ve ark., 1994; Solmaz ve ark., 2011) ve bu bitkilerde kromozom katlamaları da yapılarak dihaploid karpuz bitkileri geliştirilmiştir (Sarı ve Abak, 1996). Daha sonra alternatif yöntem olarak denenen ovül-ovaryum kültürlerinden de az sayıda kallus ve bitki elde edilmiş; yapılan kromozomik incelemelerde bu bitkilerin diploid olduğu tespit edilmiştir (Gürsoy ve ark., 2012).
Cucurbitaceae familyasına ait türlerde ışınlanmış polenlerle haploid embriyo uyartımları yöntem olarak çalışmakla birlikte; kavun dışındaki türlerde bu yöntemin hala dar boğazları bulunmaktadır. Sonraki çalışmalar döllenmemiş yumurtalığın ya da ovüllerin ya da anterlerin kültüre alınmasıyla haploid embriyo oluşturma ve bu embriyolardan haploid bitki elde etme üzerine yoğunlaşmıştır (Dumas de Vaulx ve Chambonnet, 1986; Gémes ve ark., 2002; Kumar ve ark., 2002; Rakha ve ark., 2012).
Androgenesis ve ginogenesisi; bitki genotipi, donör bitkinin fiziksel koşulları, çiçeklerin gelişim aşamaları, sıcaklık-soğuk muameleleri ve bitki besin ortamını içeren birçok faktör etkilemektedir (Bajaj, 1990). Anter ve ovül kültürlerinde, eksplantların +4 oC soğukta tutulmalarının haploid embriyo oluşumuna yol açan gametofitik gelişme seyrinden sporofitik gelişme seyrine yönelmesine yol açtığı için bazı denemelerde başarılı sonuçlar verdiği bildirilmiştir. Shalaby (2007) kabakta yaptığı denemede ovüllere uygulanan soğuk uygulamasının embriyo verimini arttırıcı yönde etkili olduğunu vurgulamıştır. Kwack ve Fujieda (1988), Cucurbita moschata L.’nın döllenmemiş ovülleri üzerinde yaptığı çalışmada aynı sonuçları elde etmişlerdir. Kumar ve ark. (2002), hıyarda +4 oC, 2 gün soğuklama muamelesinin anter kültüründe başarıyı arttırdığını belirtmişlerdir.
Thidiazuron (TDZ)’un düşük dozlarda dahi diğer sitokininlere nazaran daha etkin olduğu belirlenmiş, hücre bölünmesini ve somatik embriyogenesisi arttıran nitelikte bir büyüme düzenleyicisi olduğu bildirilmiştir (Lu, 1993; Murty ve ark., 1998). 2,4-D ise birçok kültür bitkisinde somatik embriyogenis teşvikinde olumlu yanıt vermekte olan bir bitki büyüme düzenleyicisidir (Evans ve ark., 1981). Gémes ve ark. (1996), kabak ve hıyarda 0.02 mg/l TDZ’nin in vitro ginogenesise olumlu tepki verdiğini belirtirken, Metwally ve ark. (1998a) kabakta yaptıkları ovül kültürü çalışmalarında 1 ya da 5 mg/l 2,4-D’yi önermektedirler. Rakha ve ark. (2012), anter kültürü uygulamalarında 1 mg/l 2,4-D’yi ve ovül kültüründe ise 5 mg/l 2,4-D’yi embriyo teşvikinde önermektedirler.
Sunulan bu çalışmanın amacı, dünyada ve ülkemizde önemli ürün gruplarından birisi olan karpuzda haploid embriyo ve bitki geliştirmek amacıyla; biri açık tozlanan (Halep Karası), üçü hibrit (Zeugma F1, Starburst F1 ve Crimson Tide F1) karpuz çeşitlerinde +4 oC’de farklı soğuklama süreleri ile farklı thidiazuron ve 2,4-D uygulama miktarlarının anter ve ovül kültürlerinde embriyo üretimine etkilerini araştırmaktır.