Lisyantus (Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn.)’ta In Vitro Çoğaltım Yönteminin Optimizasyonuna Yönelik Olarak Besin Ortamı Etkileşiminin İncelenmesi

Year 2023, Volume: 33 Issue: 2, 187 - 202, 29.12.2023

Gizem Gökçe Akkaya , Hakan Aktaş

https://doi.org/10.18615/anadolu.1273901

Abstract

Lisianthus, çiçeklerinin uzun süre canlı kalması, birbiri ardına tomurcuklarının çiçeklenmesi ve gösterişli çiçekleri nedeniyle tercih edilen bir kesme çiçekli süs bitkisidir. Tüm dünyada hızla sektöre giren bitkinin üretimi, ağırlıklı olarak hibrit çeşitlerin tohumlarından fide elde edilmesi ve bunların seralarda yetiştirilmesi yoluyla yapılmaktadır. Tohumlar ise yurt dışından ithal edilmektedir. Lisianthus türünde ıslah çalışmalarının başlatılması ve yerli ticari çeşitlerin geliştirilmesi önem taşımaktadır. In vitro çoğaltım teknikleri, ıslah döngülerini hızlandırmak için yardımcı olmaktadır. Lisianthus’ta in vitro mutasyon ve genetik transformasyon çalışmalarına zemin oluşturmak üzere doku kültürü yoluyla çoğaltım sistemini optimize etmek, bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. Lisianthus tohumları aseptik koşullarda çimlendirilmiş, gelişen in vitro fidelerden yaprak eksplantları hazırlanarak 10 farklı bileşime sahip MS temel besin ortamına alınmıştır. Sitokinin olarak TDZ’nin 5 dozu (0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 mg/L) tek başına veya 0,5 mg/L NAA ile kombine edilerek kullanılmıştır. Kontrol ortamı olarak bitki büyüme düzenleyici ilavesi yapılmayan MS ortamı kullanılmıştır. Kontrol ortamı hariç çalışmada yer alan diğer tüm ortam kombinasyonlarında organogenesis elde edilmiştir. Sadece TDZ veya TDZ + NAA içeren ortamlarda eksplant başına 7,7-15,2 arasında sürgün oluşumu saptanmış, 4 mg/L TDZ ortamı gelişim ve sürgün sayısı özellikleri bakımından dikkati çekmiştir. TDZ’nin 3 ve 4 mg/L dozunda kullanıldığı ortamlarda eksplant başına sırasıyla 14,3 ve 15,2 adet sürgün elde edilirken, en yüksek ortalama sürgün uzunluğu 0,5 mg/L TDZ içeren ortamda gözlemlenmiştir. Sürgünlerin köklendirilmesi ve dış koşullara aktarılması başarıyla gerçekleştirilmiştir. Hormonsuz MS ve 1/2MS ortamlarında köklenme %100 olmuştur. Bitkiciklerin torf ve perlit karışımındaki saksılara aktarılması ve aklimatizasyonu da %95-100 arasında sağlıklı bitki elde edilmesiyle sonuçlanmıştır. Bu çalışma ile lisianthus yaprak eksplantlarından mikroçoğaltım aşamaları başarıyla tamamlanmıştır. Optimizasyon sağlanan in vitro lisianthus üretimi, hızlı çoğaltım veya in vitro ıslah uygulamaları için kullanımına hazır hale getirilmiştir.

Keywords

Eustoma grandiflorum, TDZ, NAA, organogenesis, kitlesel çoğaltım

Thanks

Yüksek Lisans Tezinden Üretilmiştir.

Investigation of Nutrient Medium Interaction for Optimization of In Vitro Propagation Method in Lisianthus (Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn.)

Abstract

Lisianthus is a preferred cut-flower because of its long-lasting flowers, buds bloom one after another and its showy flowers. Production of this plant, which enters the sector rapidly all over the world, is mainly done by obtaining seedlings from the seeds of hybrid varieties and growing them in greenhouses. Seeds are imported from abroad. It is important to start breeding studies and develop domestic commercial varieties of lisianthus. In vitro propagation techniques are helpful to speed up breeding cycles. This study aims to optimize the propagation system through tissue culture to lay the groundwork for in vitro mutation and genetic transformation studies in lisianthus. Lisianthus seeds were germinated under aseptic conditions, leaf explants were prepared from the growing in vitro seedlings and transferred to MS basal nutrient medium with 10 different compositions. As cytokinin, five doses of TDZ (0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 mg/L) were used alone or in combination with 0.5 mg/L NAA. MS medium without plant growth regulator was used as control medium. Organogenesis was achieved in all medium combinations included in the study, except for the control medium. In media containing only TDZ or TDZ + NAA, shoot formation was detected with 7.7-15.2 shoots per explant, and 4 mg/L TDZ medium drew attention in terms of growth and shoot number characteristics. While 14.3 and 15.2 shoots were obtained per explant, respectively, when 3 and 4 mg/L doses of TDZ were used, the highest average shoot length was observed in the medium containing 0.5 mg/L TDZ. Rooting of shoots and acclimatization stages were carried out successfully. Rooting was 100% in hormone-free MS and ½ MS media. Transferring and acclimatization of plantlets to pots in a mixture of peat and perlite resulted in obtaining healthy plants between 95-100%. With this study, micropropagation steps from lisianthus leaf explants were successfully completed. The optimized in vitro lisianthus production protocol is ready for use for rapid propagation or in vitro breeding applications.

Keywords

Eustoma grandiflorum, TDZ, NAA, organogenesis, mass propagation

References

• Akbari, H., R. Pajooheshgar, and N. Karimi. 2014. Evaluating the micropropagation of Lisianthus (Eustoma grandiflora L.) as an important ornamental plant. Indian Journal of Fundamental and Applied Life Sciences 4 (2): 596-602.
• Anonim. 2015. Lisianthus Yetiştiriciliği. http://hbogm. meb.gov.tr/ modulerprogramlar/ kursprogramlari/ bahcecilik/ moduller/ lisianthus_ yetistiriciliği.
• Anonymous, 2016. SAS Institute Inc. 2016. Cary, North Carolina, USA.
• Bejaoui, R. 2022. In vitro Micropropagation of Kalanchoe (Kalanchoe blossfeldiana Poelln.). Doktora tezi. Ankara Uni. Fen. Bil. Ens. Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı- Ankara.
• Bejaoui, R., C. Gümüş, K. Sönmez, E. Kırbay, and Ş.Ş. Ellialtıoğlu. 2023. The Effects of Different PGR Contents on in vitro Organogenesis and Shoot Proliferation in Kalanchoe (Kalanchoe blossfeldiana Poelln.). In: 11th International Conference on Agriculture, Animal Sciences and Rural Development, 03-05 March. Muş Alparslan University, Muş – Türkiye. p. 995-1010. ISBN:978-625-7720-91-5.
• Deroles, S.C., S.E. Ledger, R.M. Miller, K.M. Davies, and N.K. Given. 1993. Transformation in Eustoma grandiflorum (lisianthus). In Plant Protoplasts and Genetic Engineering III. 22: 202-212
• Esizad, S.G., B. Kaviani, A. Tarang, and S.B. Zanjani. 2012. Micropropagation of lisianthus (Eustoma grandiflorum), an ornamental plant. Plant Omics 5(3): 314-319.
• Everett, T.H. 1981. The New York Botanical Garden Illustrated Encyclopedia of Horticulture. Garland Publushing. New York, USA
• Furukawa, H. 1993. Some characteristics of regenerated plants from leaf and root explants of Eustoma grandiflorum. Plant Tissue Culture Letters 10(1): 98-99.
• Ghanati, F., F. Rezaee, and L.Y. Boroujeni. 2012. Micropropagation of Lisianthus (Eustoma grandiflora L.) from different explants to flowering onset. Iranian Journal of Plant Physiology 3(1): 583-587.
• Gümüş, C. 2009. Batı Karadeniz Bölgesinde Salep Elde Edilmesinde Kullanılan Bazı Orkide Türlerinin (Orchidaceae) Çoğaltım Yöntemleri Üzerinde Araştırmalar. Ankara Uni. Fen Bil. Ens. Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı-Ankara.
• Handa, T., and S.C. Deroles, 2001. Transgenic Eustoma grandiflorum (Lisianthus). In Transgenic Crops III. Biotechnology in Agriculture and Forestry 48:107-122. Springer, ISSN:251- 3696.
• Harbaugh, B.K., M.L. Bell, and R. Liang, 2000. Evaluation of forty-seven cultivars of lisianthus as cut flowers. HortTechnology 10 (4): 812-815.
• Harbaugh, B.K., Roh, M.S., Lawson, R.H., and Pemberton, B. 1992. Rosetting of Lisianthus cultivars exposed to high temperature. HortScience 27 (8): 885-887.
• Haspolat, G., R. Bejaaoui, E.G. Vural, and Ş.Ş. Ellialtıoğlu. 2020. Lisianthus (Eustoma grandiflorum) Islahı ve Gelecek Projeksiyonu. Ziraat, Orman ve Su Ürünleri Alanında Teori ve Araştırmalar II. 65-104.
• Kabakçı, M. 1996. Lisianthus (Eustoma grandiflorum c.v. Royal)’un Mikroçoğaltımı Üzerine Araştırmalar. Yüksek lisans tezi. Ege Uni. Fen. Bil. Ens. Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı -İzmir
• Kaviani, B. 2014. Micropropagation of ten weeks (Matthiola incana) and lisianthus (Eustoma grandiflorum) by using Kinetin (KIN), Naphthalene Acetic Acid (NAA) and 2,4-Dichlorophenoxy Acetic Acid (2,4-D). Acta Scientarum Polonorum Hortorum Cultus 13 (1): 141-154.
• Lineberger, R.D. 1983. Shoot proliferation, rooting, and transplant survival of tissue-cultured" Hally Jolivette" cherry. Hortscience, 18 (2): 182-185.
• Mousavi, E.S., M. Behbahani, E. Hadavi, S.M. Miri, and N. Karimi. 2012. Plant regeneration in Eustoma grandiflorum from axillaries buds (Gentianaceae). Trakia Journal of Sciences, 10 (2): 75-78.
• Murashige, T., and F. Skoog. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15 (3): 473-497.
• Németh, G. 1986. Induction of Rooting. In Biotechnology in Agriculture and Forestry, Trees I. 1:49-64. Springer, Berlin, Heidelberg.
• Nhut, D.T., N.S. Tuan, H.M. Ngoc, P.N. Uyen, N.T. Don, N.T. Mai, and J.T. Da Silva. 2006. Somatic embryogenesis induction from in vitro leaf cultures of lisianthus (Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn.). Propagation of Ornamental Plants 6 (3): 121-127.
• Ordogh, M., E. Jambor-Benczur, and A. Tilly-Mandy. 2006. Micropropagation of echo cultivars of Eustoma grandiflorum. Acta Horticulturae 725:457-460.
• Özkan, H. 2017. Lisianthus [Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn. cv. 'Mariachi Pure White (F1)] Süs bitkisinin organogenez ile mikroçoğaltımı. Yüksek lisans tezi. Kocaeli Uni. Fen Bil. Ens. -Kocaeli.
• Paek, K.Y., and E.J. Hahn. 2000. Cytokinins, auxins and activated charcoal affect organogenesis and anatomical characteristics of shoot-tip cultures of lisianthus [Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn.]. In Vitro Cellular and Developmental Biology-Plant 36:128-132.
• Pop, R., M. Cantor, E. Buta, and I. Csete. 2016. In vitro plant propagation and crop improvement in Lisianthus russelianus Hook. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Horticulture 73 (2): 168-174.
• Rezaee, F., F. Ghanati, and B.L. Yusefzadeh. 2012. Micropropagation of Lisianthus (Eustoma grandiflorum L.) from different explants to flowering onset. Iranian Journal of Plant Physiology 3 (1): 583-587.
• Semeniuk, P., and R.J. Griesbach. 1987. In vitro propagation of prairie gentian. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 8 (3): 249-253.
• Semeria, L., B. Ruffoni, M., Rabaglio, A. Genga, A.M. Vaira, G.P. Accotto, and. A. Allavena. 1996. Genetic transformation of Eustoma grandiflorum by Agrobacterium tumefaciens. Plant Cell, Tissue Organ Culture 47:67–72.
• Skirvin, R.M., M.C. Chu, and H. Rukan. 1980. Rooting studies with prunus-supp in vitro. Hortiscience 15 (3): 415-415.
• Tapkı, N., T. Kızıltuğ, and A.D. Çelik. 2018. Türkiye’de kesme çiçek üretim ve ticaretinde mevcut durum, sorunlar ve çözüm önerileri. Türk Tarım-Gıda Bilim ve Teknoloji Dergisi 6 (3): 313-321.
• TÜİK. 2020. Türkiye İstatistik Kurumu, Türkiye Süs Bitkileri Üretim Verileri. https://biruni.tuik.gov.tr /medas/?kn =92&locale=tr.
• Uddin, A.F.M.J., S.S. Rahman, H. Ahmad, S. Parvin, and K. Momena. 2017. In vitro regeneration of lisianthus (Eustoma grandiflorum Grise). International Journal of Business, Social and Scientific Research 5(2): 126-135.
• Yumbla-Orbes, M., A.C.F. da Cruz, M.V.M. Pinheiro, D.I. Rocha, D.S. Batista, A.D. Koehler, J.G. Barbosa, and W.C. Otoni. 2017. Somatic embryogenesis and de novo shoot organogenesis can be alternatively induced by reactivating pericycle cells in Lisianthus (Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinners) root explants. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant 53 (3): 209–218.
• Yumbla-Orbes, M., D.I. Rocha, E.M. de Matos, A.D. Koehler, M.V.M. Pinheiro, D.S. Batista, D.M.S. Freitas, A.C.F. da Cruz, J.G. Barbosa, L.F. Viccini, and W.C. Otoni. 2020. Somatic embryogenesis induced from vascular tissues in leaf explants of lisianthus (Eustoma grandiflorum (Raf.) Shinn) generates true-to-type diploid plants. Vegetos 33(1):135-144.