Propagation of Some Medicinal and Aromatic Plants in Turkey by Biotechnological Methods

Abstract

In this study, the reports covering the years 1984-2019 for propagation, reproduction, and breeding of Sideritis perfoliata L., S. stricta Boiss. & Heldr., S. erythrantha Boiss. & Heldr., Leucojum aestivum L., Borago officinalis L., Cuminum cyminum L., Lavandula angustifolia Mill., Rosa damascena Mill., R. canina L., Thymus longicaulis subsp. longicaulis C.pres l., Tussilago farfara L., Digitalis lanata Ehrh., D. lamarckii Ivan., Crocus sativus L., Capsicum annuum L., Origanum syriacum subsp. bevanii (Holmes) Greuter & Burdet, Ecballium elaterium (L.) A. Rich., Sinapis arvensis L., Papaver somniferum L., P. bracteatum Lindl., Capparis spinosa L., Coriandrum sativum L., Petroselinum crispum (Mill.) A. W. Hill., Silybum marianum (L.) Gaertn., Ziziphus jujuba Mill., Peganum harmala L., Carthamus tinctorius L., Rumex acetosella L., Dianthus caryophyllus L., Ocimum basilicum L., Mentha spicata subsp. spicata L. taxa, used for medicinal purposes in Turkey with biotechnological methods, have been reviewed. Biotechnological methods such as in vitro organogenesis and somatic embryogenesis can be used in plants for a sufficient amount of production and desired yield in medicinal and aromatic plants. Moreover, various breeding practices can be carried out by using biotechnological methods. In addition to the traditional methods of propagation in medicinal and aromatic plants, the provision of mass and clonal propagation via in vitro propagation techniques has a significant potential.

Keywords

• Organogenesis,somatic embryogenesis,medicinal and aromatic plant

Türkiye’de Bazı Tıbbi ve Aromatik Bitkilerin Biyoteknolojik Yöntemlerle Çoğaltılma Çalışmaları

Abstract

Bu çalışmada, Türkiye’de tıbbi amaçlı olarak kullanılan Sideritis perfoliata L., S. stricta Boiss. & Heldr., S. erythrantha Boiss. & Heldr., Leucojum aestivum L., Borago officinalis L., Cuminum cyminum L., Lavandula angustifolia Mill., Rosa damascena Mill., R. canina L., Thymus longicaulis subsp. longicaulis C.pres l., Tussilago farfara L., Digitalis lanata Ehrh., D. lamarckii Ivan., Crocus sativus L., Capsicum annuum L., Origanum syriacum subsp. bevanii (Holmes) Greuter & Burdet, Ecballium elaterium (L.) A. Rich., Sinapis arvensis L., Papaver somniferum L., P. bracteatum Lindl., Capparis spinosa L., Coriandrum sativum L., Petroselinum crispum (Mill.) A. W. Hill., Silybum marianum (L.) Gaertn., Ziziphus jujuba Mill., Peganum harmala L., Carthamus tinctorius L., Rumex acetosella L., Dianthus caryophyllus L., Ocimum basilicum L., Mentha spicata subsp. spicata L. taksonlarının biyoteknolojik yöntemlerle üretimi, çoğaltımı ve ıslah çalışmalarına yönelik 1984-2019 yılları arasında yapılan araştırmalar derlenmiştir. Tıbbi ve aromatik bitkilere olan ihtiyacı karşılamaya yönelik üretimin yapılabilmesi ve istenen verimin alınabilmesi için, bitkilerde in vitro şartlarda organogenesis, somatik embriyogenesis gibi biyoteknolojik yöntemler kullanılabilmektedir. Aynı zamanda biyoteknolojik yöntemlerle çeşitli ıslah çalışmaları da gerçekleştirilebilmektedir. Tıbbi ve aromatik bitkilerde klasik çoğaltım yöntemlerinin dışında in vitro çoğaltım teknikleri ile yoğun ve klonal bir çoğaltımın sağlanması, büyük bir potansiyel olarak ortaya çıkmaktadır.

Keywords

• Organogenesis,somatik embriyogenesis,tıbbi ve aromatik bitki

References

1. Aawad, Z., Khateeb, J., & Al-Ekbal, H. (2006). Using tissue culture technique for the production of cardiac glycosides from roots of Digitalis lamarckii Ivan plantlets (var excelsior mixed). Iraqi Journal of Pharmaceutical Science, 15(1), 92-98.
2. Abbasi, B.H., Khan, M.A., Mahmood, T., Mushtaq, A., Chaudhary, M.F., & Khan, M.A. (2010). Shoot regeneration and free-radical scavenging activity in Silybum marianum L. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 101(3), 371-376.
3. Acar, S.Y., İşkil, R., & Bürün, B. (2017). Safran (Crocus sativus L.) bitkisinde biyoteknolojik çalışmalar. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(2), 259-269.
4. Akman, Y., & Ketenoğlu, O. (1992). Vejetasyon Ekolojisi ve Araştırma Metodları. Ankara, Turkey, Ankara Üniversitesi Döner Sermaye İşletmesi Yayınları, 341 pp.
5. Arıcı, Ş.E., Şan, B., & Kazaz, S. (2017). Yağ gülü (Rosa damascena Mill)’in in vitro koşullarda klonal çoğaltımı. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(2), 239-252.
6. Arslan, N., Baydar, H., Kızıl, S., Karık, Ü., Şekeroğlu, N., & Gümüşcü, A. (2015). Türkiye Ziraat Mühendisliği 8. Teknik Kongresi (pp. 483-507) Ankara, Turkey, 600pp.
7. Arslan, N., Javani, M., & Taher, M. (2016). Tıbbi bitkilerin yetiştiriciliğinde iyi tarım uygulamaları. Türkiye Tohumcular Birliği Dergisi, 16(1), 32-38.
8. Ayabe, M., & Sumi, S. (2001). A novel and efficient tissue culture method- “stem-disc dome culture”- for producing virüs free garlic (Allium sativum L.). Plant Growth Regulators, 20, 503-507.-30.

9. Babaoğlu, M., & Özcan, S. (2001). Protoplast kültürü ve somatik melezleme. In M. Babaoğlu, E. Gürel & S. Özcan (Eds.) Bitki Biyoteknolojisi I (pp. 89-136). Konya, Turkey, 374 pp.
10. Başalma, D., Uranbey, S., Mirici, S., & Özer, K. (2008). TDZ x IBA induced shoot regeneration from cotyledonary leaves and in vitro multiplication in safflower (Carthamus tinctorius L.). African Journal of Biotechnology, 7(8), 960-966.
11. Bayraktar, K.Ö.V., Öztürk, G., & Arslan, D. (2017). Türkiye’de bazı tıbbi ve aromatik bitkilerin üretimi ve pazarlamasındaki gelişmelerin değerlendirilmesi. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 26, 216-229.
12. Cardoza, V. (2008). Tissue Culture: The manipulation of plant development. In C.N., Stewart (Ed.), Plant Biotechnology and Genetics: Principles, Techniques, and Applications (pp. 113-134). New York, USA, 413 pp.
13. Carimi, F., Tortorici, M.C., Pasquale, F., & Crescimanno, F.G. (1998). Somatic embryogenesis and plant regeneration from undeveloped ovules and stigma/style explants of sweet orange navel group [Citrus sinensis (L.) Osb.]. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 54, 183-189.
14. Chalak, L., & Elbitar, A. (2006). Micropropagation of Capparis spinosa L. subsp. Rubestris Sibth. & Sm. by nodal cuttings. Indian Journal of Biotechnology, 5(4), 555-558.
15. Chawla, H.S. (2002). Introduction to plant biotechnology. Boca Raton, USA, Science Publishers, 760 pp.
16. Chupeau, Y. Caboche, M., & Henry, Y. (1998). The very first androgenetic plants. In Y. Chupeau, M. Caboche, & Y. Henry (Eds.), Androgenesis and Haploid Plants (pp.1-7). Paris, France, Springer, 122 pp.
17. Çağlar, G., Aras, V., & Bayram, A. (2004). Kurutmalık kırmızıbiberlerde androgenesis yoluyla in vitro haploid embriyo uyartımı. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 17(1), 87-94.
18. Çetin, E.S., Kazaz, S., & Göktürk, B.N. (2007). Farklı besin ortamlarının karanfil (Dianthus caryophyllus L.) sürgün ucu kültürü üzerine etkileri. Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 24(2), 1-8.
19. Daneshvar Royandazag, S. (2005). Papaver Bracteatum Lindl. Ve Papaver Pseudo-Orientale (Fedde) Medw.’ De Adventif Sürgün Rejenerasyonu (Master Thesis). Ankara Üniversitesi, Ankara , Turkey.
20. Dilmen, R., & Göktürk, B.N. (2016). Yağ gülü (Rosa damascena Mill.)’nde doku kültürü uygulamaları. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 11(2), 134-141.
21. Ebrahimie, E., Naghavi, M.R., Hosseinzadeh, A., Behamta, M.R., Manijeh, M., Sarrafi, D.A., & Spangenberg, G. (2007). Induction and comparison of different in vitro morphogenesis path ways using embryo of cumin (Cuminum cyminum L.) as a model material. Plant Cell Tissue and Organ Culture, 90, 293-311.
22. Ellialtıoğlu, Ş., Sarı, N., & Abak, K. (2000). Haploid bitki üretimi. In M. Babaoğlu, E. Gürel, & S. Özcan (Eds.), Bitki Biyoteknolojisi I (pp.137-189). Konya, Turkey, Selçuk Üniversitesi Vakfı Yayınları, 374 pp.
23. Fang, J., Wetten, A., & Hadley, P. (2004). Cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos for long term germplasm storage. Plant Science, 166(3), 669-675.
24. Faydaoğlu, E., & Sürücüoğlu, M.S. (2011). Geçmisten günümüze tıbbi ve aromatik bitkilerin kullanılması ve ekonomik önemi. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 11(1), 52-67.
25. Genç, L., & Kaçar, O. (2012). Tıbbi ve aromatik bitkilerin tarım ve hayvancılık alanlarında kullanımı. In A. Kınay, & B. Özyılmaz (Eds). Birinci Tıbbi aromatik bitkiler sempozyumu Bildirileri Kitabı (pp 7-28). Tokat, Turkey, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Press., 537 pp.
26. Georgiev, V., Ivanov, I., Berkov, S., Ilieva, M., Georgiev, M., Gocheva, T., & Pavlov, A. (2012). Galanthamine production by Leucojum aestivum L. shoots culture in a modified bubble column bioreactor with internal sections. English Life Sciences, 12(5), 534-543.
27. Gopi, C., & Ponmurugan, P. (2006). Somatic embryogenesis and plant regeneration from leaf callus of Ocimum basilicum L. Journal of Biotechnology, 126(2), 260-264.
28. Güven, A., & Gürsul, I. (2014). Bitki doku kültürlerinde sekonder metabolit sentezi. Gıda Dergisi, 39(5), 299-306.
29. Harshan, M.L., & Nag, T.N. (1984). Antimicrobial principles from in vitro tissue culture of Peganum harmala L. Journal of Natural Production, 47(2), 365-367.
30. Hartman, H.T., & Kester, D.E. (1975). Plant propagation principles and practices. New Jersey, USA, Pearson, 662 pp.
31. Karaoğlu, C. (2004). Göl soğanı (Leucojum aestivum L.) ’nın in vitro koşullarında hızlı çoğaltımı (Master Thesis) Ankara Üniversitesi, Ankara, Turkey.
32. Koçak, M., İzgüp, T., Sevindik, B., Tütüncü, M., Curuk, P., Şimşek, Ö., Kaçar, A.Y., Jaime, A., Silvac, T., & Yalçın, Y. (2014). Somatic embriyogenesis of Turkish Cyclamen persicum Mill. Scientia Horticulturae, 172(9), 26-33.
33. Ljubinka, U., Snezana, B., Radmila, V., & Mirjana, N.K. (1987). Induction of somatic embryogenesis and embryo development in Rumex acetosella L. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 11(2), 133-139.
34. M.W. Fowler, G.S. Warren, & M. Moo-Young (Eds.), Plant Biotechnology: Comprehensive Biotechnology (pp.99-127). New York, USA, pp.81.
35. Mansuroğlu, S., & Gürel, M. (2001). Mikroçoğaltım. In M. Babaoğlu, E. Gürel, & S. Özcan (Eds.) Bitki biyoteknolojisi I (pp.262-281). Konya, Turkey, 374 pp.
36. Meriç, S., Tuman, C. B., Ayan, A., & Atak, Ç. (2019). Optimization of tissue culture media-inducing essential oil production of levander (Lavandula angustifolia Mill.). Physiology and Molecular Biology of Plants, 25(1), 85-99.
37. Mert, A., & Dağıstan, E. (2016). Tıbbi ve aromatik bitkilerin ekonomik önemi. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Ekonomisi Bölümü Yayınları, 1, 1-8.
38. Moallem, S., Behbahani, M., Mousavi, E., & Karimi, N. (2012). Direct regeneration of Rosa canina L. through tissue culture. Annual Edition Trakia Journal of Science, 10(3), 23-25.
39. Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologie Plant, 15,473–497.
40. Ochatt, S.J., & Power, J.B. (1992). Plant regeneration from cultured protoplasts of higher. In M.W. Fowler, G.S. Warren, & M. Moo-Young (Eds.), Plant Biotechnology: Comprehensive Biotechnology (pp.99-127). New York, USA, Oxford Pergamon Press., 367 pp.
41. Ovecka, M., Bobak, M., Blehova, A., & Kristin, J. (1997). Papaver somniferum regeneration by somatic embryogenesis and shoot organogenesis. Biologia Plant Journal, 40(3), 321-328.
42. Özcan, S., Babaoğlu, M., & Sancak, C. (2001). Somatik embriyogenesis In M. Babaoğlu, E. Gürel, & S. Özcan (Eds.), Bitki Biyoteknolojisi I (pp.71-88). Konya, Turkey, Selçuk Üniversitesi Vakfı Yayınları, 374 pp.
43. Özdemir, F.A., Uğur, M., Yıldırım, B., & Kahrizb, M.P. (2015). Mentha spicata L. subsp. spicata L. ve M. spicata hipokotilinden in vitro çoklu sürgün rejenerasyonu. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 30(2), 126-129.
44. Özüdoğru, E.A., Kaya, E., Kırdok, E., İşsever, A., & Öztürk, S. (2011). In vitro propagation from young and mature explants of Thyme (Thymus vulgaris and T. longicaulis) resulting in genetically stable shoots. In vitro Cellular and Developmental Biology-Plant, 47(2), 309-320.
45. Palmer, C.E., & Keller, W.A. (1997). Pollen embryos. In K.R. Shivanna, & V.K Sawhney (Eds.), Pollen Biotechnology for Crop Production and Improvement (pp.392-422). Cambridge, UK, Cambridge University Press., 500 pp.
46. Panizza, M., & Tognoni, F. (1992). Micropropagation of lavander (Lavandula officinalis Chaix x Lavandula latifolia Villars cv. Grosso). In Y.P.S. Bajaj (Eds.), Biotechnology in Agriculture and Forestry Journal (pp.295-305) Pisa, Italy, Springer, 593 pp.
47. Primard, C., Vedel, F., Mathieu, C., Pelletier, G., & Chavre, A.M. (1988). Interspecific somatic hybridization between Brassica napus and Brassica hirta (Sinapis alba L.). Theorical Apple Genetic, 75, 546-552.
48. Ren, J.W., Rei, L.Y., & Li, X.L. (2017). Tissue culture of callus and establishment of regeneration system of Tussilago farfara petiole. Europepmc.org. 42(20), 3895-3900.
49. Rodriguez, R., Rey, M., Cuozzo, L., & Ancora, G. (1990). In vitro propagation of Caper (Capparis spinosa L.). In vitro Cellular & Developmental Biology, 26, 531-536.
50. Saini, R. & Jaiwal, P.K. (2000). In vitro multipication of Peganum harmala-an important medicinal plant. Indian Journal of Experimental Biology, 38(5), 499-503.
51. Saker, M., Gengaihi, S.E., Kamel, A., & Farid, M. (2010). Influence of differentiation state, salt stress and methyl jasmonate on in vitro production of cucurbitacins from tissue cultures of Ecballium elaterium and Cucumis prophetarum endemic to Egypt. Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology, 4(1), 28-32.
52. Soliman, H.I., & Hegazi, G.A.M. (2013). In vitro clonal propagation and molecular characterization of jujube (Ziziphus jujuba Mill.). Life Science Journal, 10(2)-573-582.
53. Stephen, R., & Jayabalan, N. (1998). In vitro flowering and seed setting formation of coriander (Coriandrum sativum L.). Current Science Association Journal, 74(3), 195-197.
54. Tanrıseven, A. (2013). Tıbbi aromatik bitkiler biyo sağlık ve ekonomi. Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 3, 44-58.
55. Topçu, Ş., & Çölgeçen, H. (2015). Bitki sekonder metabolitlerinin biyoreaktörlerde üretilmesi. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 8(2), 9-29.
56. Türker, A., & Hatipoğlu, R. (2018). Dağ kekiği (Origanum syriacum L. var. bevanii (Holmes) Ietswaart)’nin mikroçoğaltımı. Ormancılık Araştırma Dergisi, 5(2), 97-111.
57. Uçar, E., & Turgut, K. (2009). Bazı dağ çayı (Sideritis) türlerinin in vitro çoğaltımı. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 22(1), 51-57.
58. Ünaldı, E.Ü. (2007). A plant exposed to danger: saffron (Crocus sativus L.). Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi 17(2), 53-69.
59. Vandermoortele, J.L., Billard, J.P., Boucaud, J., & Gaspar, T.H. (1996). Micropropagation of parsley through axillary shoot proliferation. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 44(1), 25-30.
60. Wang, L., Wang, G., Hong, N., Tang, R., Deng, X., & Zhang, H. (2006). Effect of thermotherapy on the elimination of Apple stem grooving virus and apple chlorotic leaf spot virüs for in vitro-cultured pear shoot tips. Horticultural Sciences, 41(3), 729-732.
61. Whipkey, A., James, E., & Janick, S.J. (1988). In vivo and in vitro lipid accumulation in Borago officinalis L. JAOCS, 65(6), 979-985.
62. Yücesan, B.B., Eker, İ., Lazzarini, L.E.S., Aslam, N., Mohammed, A., Pinto, J.E.B.P., Kreis, W., & Gürel, E. (2018). Shoot-tip cultivation and cardenolide content analysis of natural populations of Digitalis lanata Ehrh. subsp. lanata (wooly foxglove) in the Thrace region. International Journal of Agriculture and Wildlife Science, 4(1), 55-62.