GİRİŞ
Çeltik (Oryza sativa L.), ekim alanı ve bitkisel üretim bakı-mından dünyada ikinci sırada yer alan bir monokotiledon bitki olup, dünya nüfusunun yarısından fazlasının temel besin kaynağı konumundadır [1]. Geleneksel tarımsal üretim sistemlerinde, çel-tikte, üretimin artırılması yönündeki bütün çabalara rağmen arzu edilen üretim artışı sağlanamamıştır. Sürdürülebilir bir tarım ile kaliteli yaşamın sağlanabilmesi açısından yeterli ve kaliteli ürün-leri elde edebilmek için geleneksel tarım sistemürün-lerini destekleyici alternatif veya destekleyici üretim sistem ve tekniklerine ihtiyaç vardır. Nitekim biyoteknolojik yöntemlerin geleneksel üretim sistemlerine entegre edilmesi sayesinde mısır, soya fasulyesi ve kolza gibi önemli bazı bitkilerde mevcut çeşitlere göre daha sağ-lıklı, yüksek verimli ve kaliteli çeşitler geliştirilmiştir [2].
Somatik doku ve organlar (explantlardan) bitki ya da bitkilerin elde edilmesi başta gen transferi olmak üzere birçok alanda önem taşımaktadır. Nitekim bugüne kadar yapılan araştırmalar sonu-cunda somatik eksplant kaynaklarından bitkilerin elde edilmesi, birçok dikotiledon bitkide, rutin hale gelmiştir [3]. Ancak, çeltik bitkisinin de yer aldığı birçok monokotiledon bitkide, çok sayı-da araştırma yapılmış olmasına rağmen arzu edilen başarı düzeyi bugüne kadar yakalanamamıştır [4,5]. Elde edilen bazı olumlu sonuçlarda ise başarı frekansı oldukça düşüktür [5]. Dolayısıyla monkotiledon bitkilerde somatik explantlardan sağlıklı ve fertil bitkilerin elde edilebilmesi için yeni ve kapsamlı araştırmaların yapılmasına ihtiyaç vardır.
Çeltikte, kloroplastlar aracılığıyla gen transferi çalışmaların-da, gen transfer edilecek materyal, genel olarak hücre kültürü yoluyla elde edilmektedir. Ancak, bu yol oldukça uzun zaman al-maktadır. Bunun sonucunda da başta sterilite olmak üzere birçok problem ortaya çıkmaktadır. Dolayısıyla transgenik çeltik üretim sistemine entegre etme bakımından, bitkinin herhangi bir kısmın-dan orijin alan explantlarkısmın-dan, daha kısa sürede, bitki oluşumunu sağlayan sistem ya da sistemlerin geliştirilmesi hayati derecede önem taşımaktadır.
Bu düşünceden hareketle bu araştırma; çeşitli bitki organla-rından ilk etapta kallus oluşumunu, daha sonra da bu kalluslar-dan sağlıklı bitkileri elde etmeyi sağlayan bir sistemi geliştirmek amacıyla yürütülmüştür.
MATERYAL VE YÖNTEM
Bu araştırma; Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Bölümünde yürütülmüştür. Araştırmada bitki mater-yali olarak Japonica çeltik alt grubunda yer alan Taipe-309 çeşidi (Oryza sativa L. cv. Taipe-309) kullanılmıştır. Besi ortamında 11 günlük çeltik fidelerinden kök ve sap (boğum+boğumarası+yap-rak) olmak üzere 2 farklı orijinli explant kültüre alınmıştır.
Araştırmada kullanılan explantları elde etmek amacıyla yüzey sterilizasyonu yapılan tohumlar MS0 besi ortamına ekilmişlerdir. Yüzey sterilizasyonu için tohumlar önce % 70’lık etanol ile 1 da-kika muamele edilip, ardından 3-4 defa steril sudan geçirildikten sonra % 20’lik Sodyum hipoklorit çözeltisi ile 20 dakika muame-le edilmiş ve ardından steril su imuame-le 3-5 defa yıkama yapılmıştır.
Farklı Somatik Explantların Çeltikte (Oryza sativa L. cv. Taipei-309) Kallus ve Bitkicik
Oluşumuna Etkisi
Orhan KURT*, Emine AYDIN, Fatih SEYİS
Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, 55139 Kurupelit Kampusü-Samsun
Özet
Çeltik (Oryza sativa L. cv. Taipei-309)’te farklı explant tiplerinden kallus ve bitki oluşumu incelenmiştir. 11 günlük fi delerden; kök (ana kök+yan kökler) ve sap (boğum+ boğum arası+yaprak) olmak üzere 2 farklı explant tipi besi ortamında kültüre alınmıştır. Araştırma sonucu sap explantından 3 kallus ve bu kalluslardan da 5 adet bitki elde edilmiştir. Ayrıca kök explantından da 20 kallus elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Çeltik, Kallus oluşumu, Bitkicik oluşumu
Effects of Different Somatic Explants to Callus Induction and Plant Regeneration in Rice
(Oryza sativa L. cv. Taipei-309)
Abstract
Callus induction and plant regeneration from different type of explants was tested in rice Oryza sativa L. cv. Taipei-309. We pursued callus induction from explants of roots (complete and segments) and complete tillers (nodes+ internodes + leaves) at 11 days of seedling stage. In this research, 3 callus inductions were obtained from tiller explants and 5 plants were regenerated from these calluses. In addition, 20 calluses from root explants were induced.
Keywords: Rice, Callus Induction, Plant Regeneration
*Sorumlu Yazar Geliş Tarihi: 21 Nisan 2008
e-posta: [email protected] Kabul Tarihi: 23 Haziran 2008
Biyoloji Bilimleri Araştırma Dergisi 1 (1): 01-03, 2008 ISSN:1308-3961, www.nobel.gen.tr
O. Kurt ve ark. / Bibad, 1 (1): 01-03, 2008 2
Besi ortamına ekilen tohumların oluşturduğu fidelerden, ekimden itibaren 11. günde explant alınarak, LS2,5 kal-lus oluşum ortamına (MS + 2,5 mg/l 2,4-D, % 3 şeker, % 0.7 g agar ve pH=5.8) aktarılmıştır. Kültür kabı olarak 10 cm çapında, cam petriler kullanılmıştır. Her bir exp-lant kaynağından, petri başına 5 expexp-lant olmak üzere, 4 tekerrür olacak biçimde, ekim yapılmıştır. Besi ortamına alınan explantlar, inkübatörde, karanlık koşullarda ve 28
oC sıcaklıkta kallus oluşumu için bekletilmişlerdir.
Kallus oluşumunun ardından kalluslar, MSBAPNAA besi ortamında (MS + 0,5 mg/l BAP + 0,5 mg/l NAA, % 3 şeker, % 0.74 g agar ve pH=5.8) farklılaşmaya alınmıştır. Farklılaşma ortamına aktarılan kalluslar, iklim sehpasın-da, 12 saat aydınlık, 12 saat karanlık fotoperiyot sağlayan koşullarda ve 26 oC’de bekletilmişlerdir (Şekil 1).
a)
b)
Şekil 1. a) Kök ve b) Sap explantlarından oluşan kallusların, kallus
ortamında genel görünüşleri
Farklılaşma gösteren kallusların oluşturduğu sürgün-ler, köklendirme ortamına (MS + 0,5 mg/l IAA, % 3 şe-ker, % 0.76 g agar ve pH=5.8) aktarılmıştır (Şekil 2).
Şekil 2. Sap Explantlarından oluşan bitkiciklerin a)
köklendirme (solda) ve b) kompost ortamlarındaki (sağda) görünüşleri
Köklenmesini tamamlayan bitkicikler, gelişmelerini tamamlamaları için kompost (1/4 torf + ¼ dere kumu + ¼ toprak + ¼ perlit) içeren kaplara aktarılmıştır (Şekil 2).
BULGULAR VE TARTIŞMA Kallus ve Bitki Oluşumu
Besi ortamına aktarılan 2 farklı explant kaynağından elde edilen veriler Çizelge 1’de verilmiş, Şekil 3’de gösteril-miştir.
Çizelge 1’in incelenmesinden de anlaşılacağı gibi besi ortamına aktarılan toplan 40 explanttan, 23 adet kallus oluş-muştur. Oluşan kallusların explant kaynaklarına göre dağılımı incelendiğinde; kök explantlarından 20 kallus ve sap exp-lantından 3 kallusun oluştuğu anlaşılmaktadır (Çizelge 1; Şekil 3).
Farklılaşma ortamına aktarılan kalluslardan bitki oluşu-muna ilişkin veriler Çizelge 1’de verilmiş, Şekil 3’de göste-rilmiştir.
Araştırmada farklılaşma ortamına toplam 23 kallus ak-tarılmıştır. Bu kallusların explant kaynağına göre dağılımına bakıldığında; sap explantlarından köken alan 3 adet ve kol-lustan köken alan 20 adet kallus farklılaşma ortamına akta-rılmıştır. Farklılaşma ortamına aktarılan 3 adet sap explantın-dan toplam 5 adet bitki elde edilmiştir. Farklılaşma ortamına aktarılan 20 adet kök explantı orijinli kallustan ise bitki elde edilememiştir (Çizelge 1; Şekil 3).
Çizelge 1. Besi ortamına alınan explant kaynaklarına göre kallus ve bitki
sayıları ile kallus ve bitki oluşum oranlarına ait veriler Explant kaynağı Explant sayısı (adet) Kallus sayısı (adet) Kallus oluşum oranı (%) Bitki sayısı (adet) Bitki oluşum oranı (%) Kök 20 20 100 - -Sap 20 3 15 5 25 Toplam 40 23 57,5 5 12,5
O. Kurt ve ark. / Bibad, 1 (1): 01-03, 2008 3 0 5 10 15 20 25
K allus s ayıs ı bitki s ayıs ı E x pla nt ka yna ğı
Adet
K ök S ap
Şekil 3. Kallus ve bitki sayılarının explant kaynaklarına göre
dağılımı 0 20 40 60 80 100
K allus Oluş umOranı B itki Oluş um Oranı E x pla nt K a yna ğı
%
K ök S ap
Şekil 4. Explant kaynaklarına göre kallus ve bitki oluşum
oranlarının dağılımı
Kallus ve Bitki Oluşum Oranı
Besi ortamına alınan explant başına kallus ve bitki olu-şum oranlarına ilişkin veriler Çizelge 1’de verilmiş, Resim 4’de gösterilmiştir.
Çizelge 1 ve Şekil 4’ün incelenmesinden de anlaşı-lacağı gibi besi ortamına alınan toplam explant sayısı dikkate alınarak değerlendirildiğinde; denemedeki kallus oluşum oranı % 57,5’dir. Explant kaynaklarına göre kal-lus oluşum oranları değerlendirildiğinde; explant başına kök explantından % 100 ve sap explantlarından % 15 oranında kallus oluşmuştur (Çizelge 1; Şekil 4).
Çizelge 1 ve Şekil 4 bitki oluşum oranı bakımından de-ğerlendirildiğinde; besi ortamına alınan toplam 40 explanttan 5 adet bitki oluşmuş olup, bitki oluşum oranı % 12,5’dur. Explant kaynağı dikkate alındığında ise sap explantlarından % 25 oranında bitki elde edilmesine karşılık, kök explantla-rından bitki elde edilememiştir.
Elde edilen bulgular değerlendirildiğinde kallus ve bitki elde etmede başta çeşit olmak üzere kallus kaynağı ve explantın fizyolojik olgunluğu önemli bir faktördür [6]. Nitekim bu araştırmada elde edilen bulgular da bu sonuçları teyit etmektedir.
SONUÇ VE ÖNERİLER
Farklılaşma ortamına alınan kök explantlarının, fark-lılaşma ortamına aktarıldıktan bir süre sonra normal yeşil renklerini kaybederek önce açık kahve renge daha son-ra da koyu kahve renge döndüğü ve sonuçta siyah renge döndüğü ve öldüğü gözlenmiştir. Bu durumu köklerin farklılaşma ortamındaki strese karşı yeterli toleransı gös-terememelerine bağlamak mümkündür. Zira bu organlar, büyüme ve farklılaşmanın kısmen daha yavaş olduğu organlar olup, besi ortamına aktarılan sap kalluslarına göre daha hassas organlar olarak bilinmektedirler [7]. Kök kallusları, muhtemelen fizyolojik ve morfolojik de-ğişikliklere uyum sağlamada sorun yaşamış ve bu sorunu aşamadıkları için de ölmüşlerdir.
Bu araştırmada besi ortamına alınan sap explantların-dan kallus oluşumu sağlanmıştır. Farklılaşma ortamına aktarılan sap explantlarından orijin alan kalluslardan da sağlıklı bitkiler elde edilmiştir. Dolayısıyla geliştirilen bu sistem, çeltiğin dışında diğer monokotiledon bitkilerde de somatik dokulardan sağlıklı bitkilerin elde edilmesi için kullanılabilir.
Bu sistem, özellikle kloroplastlar aracılığıyla gen transferi araştırmalarına entegre edilebilir bir sistemdir. Bu tür bir entegrasyon ile çeltikte kloroplastlar aracılı-ğıyla gen transferi araştırmalarında hücre kültürüne olan ihtiyaç ortadan kaldırılabilir. Ayrıca in vitro koşullarda uzun süre kalmadan dolayı ortaya çıkan sterilite gibi problemler de bertaraf edilebilir.
KAYNAKLAR
[1] Anonymous, 2006. FAO Statistical Yearbook. www.FAO. org
[2] Demir A, Seyis F, Kurt O., 2006. Genetik yapısı değiştirilmiş organizmalar: I. Bitkiler. OMÜ Zir. Fak. Dergisi 21(2): 249-260.
[3] Maliga P., 2003. Progress towards commercialization of plastid transformation technology. Trends in Biotechnology Vol. 21(1): 20-28.
[4] Stewart J. R, Neal C., 2005. Monitoring the presence and expression of transgenes in living plants. Trends in Plant Science Vol. 10(8): 390-396.
[5] Kurt O., 2007. Kloroplatlar aracılığıyla çeltikte gen transferi. Tubitak Proje Sonuç Raporu (Yayınlanmamış). [6] Enamul, H, Mansfi eld JW., 2004. Effect of genotype
and explant age on callus induction and subsequent plant regeneration from root-derived callus of indica rice genotypes. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 78, 217-223.
[7] Bhattacharya P, Sen SK., 1980. Potentiality of leaf sheath cells for regeneration of rice (Oryza sativa L.) plants. Theor. Appl. Genet., 58: 87-90.
