Stevia rebaudiana Bertoni Bitkisinin İn vitro Üretim Potansiyeli ve Tokat Şartlarına Adaptasyonu

Year 2017, Volume: 34 Issue: 1, 238 - 251, 02.05.2017

Kubilay Yıldırım

https://doi.org/10.13002/jafag1103

Abstract

Stevia rebaudiana Bertoni ürettiği çok düşük kalorili tatlandırıcılar neden ile son yıllarda tüm dünyada ilgi uyandıran bir bitki türüdür. Bitkinin gördüğü ilgi son yıllarda Türkiye’de artmış ve birçok yörede adaptasyon çalışması yapılmıştır. Ancak tohumlarındaki düşük çimlenme oranı ve yabancı tozlaşma nedeni ile oluşan genetik varyasyonlar bu bitkinin ticari üretiminin önündeki en büyük engelleri oluşturmaktadır. Bu nedenle çalışma ile stevia tohumlarının çimlenmesi üzerine gibberellik asit uygulamasının etkisi test edilmiş, ayrıca ticari olarak vejetatif üretimi sağlayacak doku kültürü ile fide üretim yolları araştırılmıştır. Elde edilen fideler, sera ve tarla denemelerine alınarak, Stevia’nın Karadeniz iklim geçit kuşağında yer alan Tokat şartlarına adaptasyon yeteneği belirlenmiştir. Bunun yanı sıra, çalışmada ilk defa biyoreaktörde hücre süspansiyon yöntemi ile Steviol glikozit üretim potansiyeli test edilmiştir. Sonuçlar özellikle 50mg/l gibberellik asit uygulamasının hem çimlenme hemde fide gelişimine çok olumlu katkı yaptığını göstermiştir. Yapraktan kallus indüksiyonu ve gelişiminin en iyi NAA (10.0 mg/l) ve BAP (8.0 mg/l) kombinasyonunda, maksimum sürgün ve kök gelişiminin ise sırasıyla BAP (2.0 mg/l) ve IBA (2.0 mg/l) bulunan hormonal ortamlarda meydana geldiğini göstermiştir. Hem tarla hem de sera denemesinde ekilen tüm fideler yüksek oranda gelişim göstermiş ve 150 günde çiçeklenme evresine ulaşmıştır. Geliştirilen stevia fideleri ile kurulan tarla denemesinde yaş yaprak veriminin 4.8 ton/hektar olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuç stevia bitkisinin Tokat şartlarına verimli bir şekilde adapte olabileceğini göstermiştir. Çalışmada biyoreaktörde hücre süspansiyonu ile stevia hücre miktarının 15 gün içinde beş katına kadar çıkarılabileceği gösterilmiştir. Ancak biyoreaktörde üretilen hücrelerdeki Steviol glikozit miktarının (< 2mg/g kuru hücre) tarla ve sera denemesinden alınan yapraklardaki orana (>40mg/g kuru yaprak) kıyasla çok düşük değerde olduğu bulunmuştur. Hücre süspansiyonundaki verimi etkileyen Steviol glikozit azlığının ilerde denenecek hormonal ve kimyasal uygulamalar ile artırılması durumunda biyoreaktörde bitkisel tatlandırıcı üretiminin oldukça uygulanabilir ticari bir yöntem olabileceği açıktır.

Keywords

Stevia rebaudiana, Doku kültürü, Adaptasyon, Biyoreaktör, Steviol glikozit

References

• Abdullateef RA and Osman M (2011). Influence of Genetic Variation on Morphological Diversity in Accessions of Stevia Rebaudiana Bertoni. International Journal of Biology 3(3); 66-72
• Dwivedi S, Alam A and Shekhawat GS (2016). Antioxidant response of Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni (Angiosperms; Asteraceae) during developing phase of suspension cell culture. Plant Science Today 3(2): 115-123.
• Gallego A, Imseng N, Bonfill M, Cusido RM, Palazon J, Eibl R, Moyano E (2015). Development of a hazel cell culture-based paclitaxel and baccatin III production process on a benchtop scale. J Biotechnol.195:93-102.
• Gauchan D.P, Dhakal A, Sharma N, Bhandari S, Maskey E, Shrestha N, Gautam R, Giri S and Gurung S (2014) Regenerative callus induction and biochemical analysis of Stevia rebaudiana Bertoni. Journal of Advanced Laboratory Research in Biology 5(3): 41-45
• Gebeloğlu N, Cangi R, Edizer Y, Saygılı M, Yağcı A, (2011) Tokat İli Yaş Meyve Ve Sebze Sektörü Rekabet Analizi. Tokat Meyve Sebze Ürünleri Tarımsal Üreticiler Birliği Yayın No:1
• Gupta R and Chakrabarty SK (2013) Gibberellic acid in plant. Still a mystery unresolved. Plant Signal Behav. 8(9): e25504.
• Swithers SE (2013) Artificial sweeteners produce the counterintuitive effect of inducing metabolic derangements. Trends Endocrinol Metab. 24(9): 431–441
• İnanç L ve Çınar İ (2009) Alternatif Doğal Tatlandırıcı: Stevya. GIDA 34 (6): 411-415
• Janarthanam B, Gopalakrishnan M, Lakshmi Sai G and Sekar T (2009) Plant Regeneration from leaf Derived Callus of Stevia rebaudiana Bertoni. Plant Tissue Cult. Biotech. 19(2): 133-141
• Khalil SA, Zamir R, and Ahmad N (2014). Selection of suitable propagation method for consistent plantlets production in Stevia rebaudiana (Bertoni). Saudi Journal of Biological Sciences. 21(6):566-573.
• Lemus-Mondaca R, Vega-Gálvez A, Zura-Bravo L, Ah-Hen K (2012). Stevia rebaudiana Bertoni, source of a high-potency natural sweetener: A comprehensive review on the biochemical, nutritional and functional aspects. Food Chemistry 132: 1121–1132.
• Mathur S and Shekhawat GS (2013) Establishment and characterization of Stevia rebaudiana (Bertoni) cell suspension culture: an in vitro approach for production of stevioside. Acta Physiol Plant. 35:931–939
• Murashige T. and Skoog F (1962). A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant., 15: 473-497.
• Patel RM and Shah RR (2009). Regeneration of stevia plant through callus culture. Indian J Pharm Sci. 71:46-50
• Preethi D, Sridhar TM, and Naidu CV (2011). Efficient Protocol for Indirect Shoot Regeneration from Leaf Explants of Stevia rebaudiana (Bert.) – An Important Calorie Free Biosweetner. Journal of Phytology, 3(5): 56-60
• Razak A, Ong CB, Sing Yu T Li Kiaw and Lau L.K (2014) In vitro Micropropagation of Stevia rebaudiana Bertoni in Malaysia. Brazılıan Archıves Of Bıology And Technology. 57(1) 23-28
• Rodriguez-Monroy M and Galindo E (1999) Broth rheology, growth and metabolite production of Beta vulgaris suspension culture: a comparative study between cultures grown in shake flasks and in stirred tank. Enz. Microb. Technol. 24:687–693
• Sairkar P, Chandravanshi MK, Shukla NP and Mehrotra NN (2009). Mass production of an economically important medicinal plant Stevia rebaudiana using in vitro propagation techniques. Journal of Medicinal Plants Research 3(4): 266-270
• Sharma N, Gauchan DP, Dhakal A, Luitel A, Shakya S, Shakya R (2015). Establishment of Regenerative Callus, Cell Suspension System and Molecular Characterization of Stevia Rebaudiana Bertoni for the Production of Stevioside in In Vitro. IJRASET 3(3);133-144
• Turgut K, Ucar E, Tutuncu B, Ozyigit Y, (2015). Stevia rebaudiana Bertoni could be an alternative crop in the Mediterranean region of Turkey. In: Geuns, J.M.C., Ceunen, S. (Eds.), Stevia: Growth in Knowledge and Taste, Proceedings of the 8th EUSTAS Stevia Symposium.
• Yadav AK, Singh S, Dhyani D, Ahuja PS, (2011). A review on the improvement of stevia [Stevia rebaudiana (Bertoni)]. Can. J. Plant Sci. 91, 1–27.
• Yücesan B, Büyükgöçmen R, Mohammed A, Sameeullah M, Altuğ C, Gürel S, Gürel E (2016 a) An efficient regeneration system and Steviol glycoside analysis of Stevia rebaudiana Bertoni, a source of natural high-intensity sweetener. In Vitro Cell.Dev.Biol. Plant 52:330–337
• Yücesan B, Mohammed A, Büyükgöcmen R¸ Altuğ C, Kavas Ö, Gürel S and Gürel E (2016b) In vitro and ex vitro propagation of Stevia rebaudiana Bertoni with high Rebaudioside-A content-A commercial scale application. Scientia Horticulturae 203:20–28