Morphological Effects of Mutation Breeding Method in Lettuce (Lactuca sativa var. longifolia)

Year 2024, Volume: 53 Issue: Özel Sayı 1, 364 - 373, 16.07.2024

Şule Sarıçam Kökpınar Kadriye Yaprak Kantoglu , Şeküre Şebnem Ellialtıoğlu

https://doi.org/10.53471/bahce.1509609

Abstract

Lactuca sativa (lettuce and salads) is one of the most important crops in the leafy vegetables group. This species, which is generally grouped as lettuce, leaf lettuce (curly) and head lettuce (iceberg), has very different varieties in terms of shape, size and color. In the study; It is aimed to reveal new genotypes that are different in terms of agronomic and quality characteristics through mutation breeding in lettuce (Lactuca sativa var. longifolia) and to ensure that these individuals are included as a source of variation in the gene pool. For this purpose, in 2018, gamma rays were applied to the seeds of ‘Cervantes’ and ‘Escule’ commercial lettuce varieties at doses of 0, 50, 100, 200, 300, 400, 500 and 600 Gy using a Co⁶⁰ beam source and the Effective Mutation Dose (EMD50) was determined. It was determined as 254.45 Gy. The height, diameter, weight and leaf color of lettuce heads in 36 mutant lines selected at the control and M₄ level were examined. In the research, head height in M₄ plants varied between 23.09-32.69 cm, head diameter between 11.40-14.28 cm and head weight varied between 390.03-986.07 g. In terms of color, it was determined that the L* value of the lines was in the range of 36.72-57.12, the a* value was in the range of -18.23, -9.90 and the b* value was in the range of 12.60-37.47. Lines 62, 66, 71, 72, 74, 77, 84, 100, which showed superior morphological characteristics, were determined as mutant variety candidates.

Keywords

Lettuce, gamma ray, variety, mutant, EMD50

Marulda (Lactuca sativa var. longifolia) Mutasyon Islahı Yönteminin Morfolojik Etkileri

Abstract

Lactuca sativa (marul ve salatalar), yapraklı sebzeler grubunda yer alan en önemli ürünlerden biridir. Genel olarak marul, yaprak salata (kıvırcık) ve baş salata (aysberg) olarak gruplandırılan bu türün şekil, büyüklük ve renk bakımından oldukça farklı çeşitleri bulunmaktadır. Çalışmada; marulda (Lactuca sativa var. longifolia) mutasyon ıslahı yoluyla agronomik ve kalite özellikleri bakımından farklı yeni genotipler ortaya çıkarmak, bu bireylerin gen havuzunda varyasyon kaynağı olarak yer almasını sağlamak amaçlanmıştır. Bu amaçla, 2018 yılında, ‘Cervantes’ ve ‘Escule’ ticari marul çeşitlerinin tohumlarına Co⁶⁰ ışın kaynağı kullanılarak 0, 50, 100, 200, 300, 400, 500 ve 600 Gy’lik dozlarda gama ışını uygulanmış, Etkili Mutasyon Dozu (EMD50) 254.45 Gy olarak belirlenmiştir. Kontrol ve M₄ seviyesinde seçilmiş 36 adet mutant hatta marul başlarının boyu, çapı, ağırlığı, yaprak rengi incelenmiştir. Baş boyu 23.09-32.69 cm, baş çapı 11.40-14.28 cm, baş ağırlığı 390.03-986.07 g arasında değişim göstermiştir. Renk bakımından hatların L* değerinin 36.72-57.12, a* değerinin -18.23, -9.90, b* değerininde 12.60-37.47 aralıklarında olduğu saptanmıştır. Morfolojik özellikler bakımından üstün özellik gösteren 62, 66, 71, 72, 74, 77, 84, 100 no.lu hatlar mutant çeşit adayı olarak belirlenmiştir.

Keywords

Marul, gama ışını, çeşit, mutant, EMD50

References

• Anonim, 2024-a. https://www.dikmenfide.com (Erişim Tarihi: 09.08.2023).
• Anonim, 2024-b. https://www.rijkzwaan.com.tr (Erişim Tarihi: 09.08.2023).
• Ahloowalia, B.S., Maluszynski, M. 2001. Induced mutations-a new paradigm in plant breeding. Euphytica, 118:167-173.
• Anne, S., Lim, J.H. 2020. Mutation breeding using gamma irradiation in the development of ornamental plants: A Review. Flower Res. J. 28(3):102-115.
• Aybak, H.Ç. 2002. Salata ve Marul Yetiştiriciliği. Hasad Yayıncılık, İstanbul, 96s.
• Basu, S.K., Acharya, S.N., Thomas, J.E. 2007. Genetic improvement of fenugreek (Trigonella foenum-graecum L.) through EMS induced mutation breeding for higher seed yield under western Canada prairie conditions. Euphytica 160:249-258.
• Beltran-Cruza, M., Orbaseb, K.M.G., Esguerrab, J.H.A., Macalayb, B.J.R., Sheelnor D.R.R. 2017. Effects of gamma irradiation on the phenotype and microbial load of lettuce (Lactuva sativa L.). Knowledge Journal, ISSN 2094-2605, 17s.
• Bilgi, A. 2009. Bazı humik, fulvik ve amino asit içerikli maddelerin sera marul (Lactuca sativa L. var. longifolia cv. Bitez F₁) üretiminde verim ve bitki gelişimi üzerine etkilerinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, 33s, Kahramanmaraş.
• Borzouei, A., Kaf, M., Khazaei, H., Naseriyan, B., Majdabadi, A. 2010. Effects of gamma radiation on germination and physiological aspects of wheat (Triticum aestivum L.) seedlings. Pak. J. Bot. 42:2281-2290.
• Demirci, G. 2012. Cibre ve farklı mineral gübrelerin marulda verim ve uç yanıklığı üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 73s, Tekirdağ.
• Duman, S. 2007. Erzurum koşullarında sonbahar döneminde yüksek tünelde farklı dikim zamanlarının marulda bitki gelişmesi ve verim üzerine etkisi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 45s, Erzurum.
• Erduran, H.E. 2019. Yapraktan gübreleme yöntemi ile hümik asit ve 20-20-20 gübre uygulamalarının marulun (Lactuca sativa L.) verim özellikleri ve hasat zamanı üzerine etkilerinin araştırılması. Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 40s, Manisa.
• FAOSTAT, 2021. http://faostat.fao.org (Erişim Tarihi: 11.08.2023).
• Gobinath, P., Pavadai, P. 2015. Effect of gamma rays on morphology, growth, yield and biochemical analysis in soybean (Glycine max (L.) Merr.). World Scientific News 23:1-12.
• Gün, A. 2019. Marulda (Lactuca sativa L. var. crispa) organik gübrelerin verim ve kaliteye etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Ordu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, 78s, Ordu.
• Jan, S., Parween, T., Siddiqi, T.O., Mahmooduzzafar, X. 2011. Gamma radiation effects on growth and yield attributes of Psoralea corylifolia L. with reference to enhanced production of psoralen. Plant Growth Regul. 64:163-171.
• Jan, S., Parween, T., Siddiqi, T.O., Mahmooduzzafar, X. 2012. Effect of gamma radiation on morphological, biochemical and physiological aspects of plants and plant products. Environ. Rev. 20:(1).
• Jayalath, T.C. 2016. The evaluation of high tunnel systems for spring organic lettuce production in Georgia. HortScience. 51(9):53.
• Kantoğlu, K.Y., Kunter, B. 2021. Mutasyon ıslahı. Ed: N.Y. Mendi, S. Kazaz. Süs Bitkileri Islahı (Klasik ve Biyoteknolojik Yöntemler). s:145-202, Gece Kitaplığı. ISBN 978-625-7478-51-9.
• Kaymak, N. 2007. Marul (Lactuca sativa L.)’da yabancı ot kontrolü için kritik periyodun belirlenmesi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 62s, Erzurum.
• Masuda, M., Agong, S., Tanaka, A., Shikazono, N., Hase, Y. 2004. Mutation spectrum of tomato seed induced by radiation with helium ion beams and coal. Acta Hort. 637:257-262.
• Mohamoud S.S. 2019. Farklı su stresi koşullarının bazı kıvırcık (Lactuca sativa var. crispa) ve göbekli (Lactuca sativa var. longifolia) marul çeşitlerinde verim ve kalite üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, 64, Antalya.
• Mou, B. 2008. Lettuce. In: Vegetables I., Asteraceae, Brassicaceae, Chenopodicaceae and Cucurbitaceae. Prohens, J., Nuez, F., Carena, M.J. (eds) Universidad Politècnica de Valencia. pp:75-119.
• Mou, B. 2011. Mutations in lettuce improvement. International Journal of Plant Genomics, 7p.
• Norfadzrin, F., Ahmed, O.H., Shaharudin, S., Rahman, D.A. 2007. A preliminary study on gamma radiosensitivity of tomato (Lycopersicon esculentum) and okra (Abelmoschus esculentus). Int. J. Agric. Res. 2:620-625.
• Novak, F.J., Brunner, H. 1992. Plant breeding: induced mutation technology for crop improvement. IAEA Bull. 4:25.
• Olasupo, F.O., Iloril, C.O., Forster, B.P., Bado, S. 2016. Mutagenic effects of gamma radiation on eight accessions of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.). American Journal of Plant Sciences 7:339-351.
• Omar, S.R, Ahmed, O.H., Saamin, S., Majid, N.M.A. 2008. Gamma radiosensitivity study on chili (Capsicum annuum). Am. J. Appl. Sci. 5:67-70.
• Owen, W.G., Lopez, R.G. 2015. End-of-production supplemental lighting with red and blue light-emitting diodes (LEDs) influences red pigmentation of four lettuce varieties. Hortscience 50(5):676-684.
• Ozgen, S., Sekerci, S. 2011. Effect of leaf position on the distribution of phytochemicals and antioxidant capacity among green and red lettuce cultivars. Spanish Journal of Agricultural Research 9(3):801-809.
• Özdamar, K. 2013. Paket programları ile istatistiksel veri analizi-1. Nisan Kitabevi, ISBN 9756787106, 649s.
• Sağel, Z., Peşkircioğlu, H., Tutluer, İ., Uslu, N., Şenay, A., Taner, K.Y., Kunter, B., Şekerci, S., Yalçın, S. 2002. Bitki ıslahında mutasyon ve doku kültürü teknikleri. 3. Ulusal Mutasyon Kursu, Ders Notları, TAEK, ANTHAM, Nükleer Tarım Bölümü.
• Schum, A. 2003. Mutation breeding in ornamentals. Acta. Hort. 612:47-53.
• Seçkin, S.D. 2019. Farklı LED ışıkları ve azot uygulamalarının marul bitkilerinin gelişimi ve yaprak nitrat konsantrasyonu üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Anabilim Dalı, 39s, Tokat.
• Shelake, R.M., Pramanik, D., Kim, J.Y. 2019. Evolution of plant mutagenesis tools: a shifting paradigm from random to targeted genome editing. Plant Biotechnology Reports 13:423-445.
• Spencer-Lopes, M.M., Forster, B.P., Jankuloski, L. 2018. Manual on mutation breeding and introduction to plant breeding and selection. Food and Agriculture Organization of the United Nations, International Atomic Energy Agency, pp:299, Austria.
• Suprasanna, P., Mirajkar, S.J., Bhagwat, S.G. 2015. Induced mutations and crop improvement. In: Plant Biology and Biotechnology, Bahadur, I.N.B. (eds). pp:593-617, New Delhi.
• Treuren, R. Van., Coquin, P., Lohwasser, U. 2011. Genetic resources collections of leafy vegetables (lettuce, spinach, chicory, artichoke, asparagus, lamb’s lettuce, rhubarb and rocket salad): composition and gaps. Genet Resour. Crop Evol. 59:981-997.
• TTSM, 2021. https://www.tarimorman.gov.tr/ bugem/ttsm/menu/48/ozellik-belgeleri (Erişim Tarihi: 09.11.2021).
• TÜİK, 2023. https://biruni.tuik.gov.tr/medas/?kn= 104&locale=tr (Erişim Tarihi: 11.08.2023).
• UPOV, 2017. Union for the protection of new varieties of plants. Guidelines for the conduct of tests for distinctness, uniformity and stability. Lettuce (Lactuca sativa L.), Geneva. (Accessed 05.09.2023).