Anatomical and Histological Development of the Union of Splice Grafting in Hazelnut

Abstract

The anatomical and histological development of the graft union in splice grafting in hazelnut (Corylus avellana L.) was examined. One-year suckers were used as rootstock and scion materials. Grafting was done manually in the first week of December. The grafted plants were kept for 28 days at 26-28 °C and 70-80% relative humidity conditions. The cross and longitudinal sections with a thickness of 12-20 microns taken from the graft union area by a rotary microtome 14, 18, 21, 26, 32, 52 ve 140 days after grafting were examined microscopically. Early callus proliferation from rootstock and particularly scion two weeks after grafting was generally slow. The initial cambial differentiations in callus tissues were seen in sections 18 days after grafting. Cambial continuity between rootstock and scion was established 32 days after grafting. The sections in the following periods exhibited that the graft partners were in vascular relationship. The development of the graft union was successfull with all its stages. It was observed that the amount of callus tissue proliferated during the first two weeks after grafting directed the subsequent development of the union. In this respect, it is thought that developing methods that encourage callus formation in the early periods of the union will increase the success in related studies. The anatomical and histological examinations revealed that rootstock and scion thicknesses that are very close to each other and accordingly well matching of graft partners from cambial zones affect the development of union positively and prepare a suitable basis for early vascular differentiation.

Keywords

• Hazelnut
• Corylus avellana L.
• Splice Grafting
• Graft union

Fındıkta Dilciksiz Aşı Tekniğinde Kaynaşmanın Anatomik ve Histolojik Gelişimi

Öz

Çalışmada fındıkta (Corylus avellana L.) dilciksiz aşılama tekniğinde aşı kaynaşmasının anatomik ve histolojik gelişimi incelenmiştir. Anaç ve kalem materyali olarak bir yıllık dip sürgünleri kullanılmıştır. Aralık ayının ilk haftasında yapılan aşılar 26-28 C° sıcaklık ve % 70-80 nisbi nem koşullarında 28 gün tutulmuştur. Aşılamadan 14, 18, 21, 26, 32, 52 ve 140 gün sonra aşı yerlerinden rotary mikrotomla 12-20 mikron kalınlığında alınan kesitler fotomikroskop altında incelenmiştir. Aşılamadan iki hafta sonraki kesitlerde anaç ve özellikle kalemden kallus oluşumunun yavaş gerçekleştiği görülmüştür. Kallus dokusunda ilk kambiyal farklılaşmalara aşılamadan 18 gün sonraki kesitlerde rastlanmıştır. Aşı elemanları arasında kambiyal devamlılık aşılamadan 32 gün sonra kurulmuştur. İlerleyen dönemlerdeki kesitlerde aşı parçalarının vasküler ilişki içerisinde oldukları belirlenmiştir. Kaynaşmanın gelişimi tüm aşamalarıyla başarıyla gerçekleşmiştir. Aşılama sonrası ilk iki haftalık dönemde oluşan kallus miktarının kaynaşmanın sonraki gelişimine yön verdiği belirlenmiştir. Bu bakımdan, ilgili araştırmalarda kaynaşmanın erken dönemlerinde kallus oluşumunu teşvik edici yöntemlerin geliştirilmesinin başarıyı yükselteceği düşünülmektedir. Anatomik ve histolojik incelemeler, birbirine çok yakın anaç ve kalem kalınlığının ve buna bağlı olarak aşı parçalarının kambiyal bölgelerden iyi çakıştırılmasının kaynaşmanın seyrini olumlu etkilediğini ve erken vaskuler farklılaşmalara zemin hazırladığını ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler

• Fındık
• Corylus avellana L.
• Dilciksiz aşı
• Aşı kaynaşması

References

1. Adhikari, P.B., Xu, Q., & Notaguchi, M. (2022). Compatible graft establishment in fruit trees and its potential markers. Agronomy, 12, 1981.https://doi.org/10.3390/agronomy12081981.
2. Amsbury, S. (2022). Making a connection: cell–cell communication at the graft interface. Plant Physiology, 188, 19–21. https://doi.org/10.1093/plphys/kiab516.
3. Asante, A.K., & Barnett, J. R. (1997). Graft union formation in mango (Mangifera indica L.). Journal of Horticultural Science, 72, 781-90. https://doi.org/10.1080/14620316.1997.11515571.
4. Balta, F., Karadeniz, T., Tekintaş, F. E., & Şen, S. M. (1993, October 20-23). Investigations on anatomical and histological development of the graft formation in chestnut (Castanea sativa). 1st Int. Congress on chestnut, Spoleto, Italy.
5. Balta, F., Kazankaya, A., & Tekintaş, F. E. (1996a, Ocak 10-11). Kontrollu aşılama koşullarında bekletilen omega ceviz aşılarında aktarma öncesi anatomik ve histolojik gözlemler. Fındık ve Diğer Sert Kabuklu Meyveler Sempozyumu, Türkiye.
6. Balta, F., Cangi, R., Doğan, A. & Karadeniz, T. (1996b). Rupestris Du Lot anacına aşılı iskenderiye misketi üzüm çeşidinde aşı kaynaşmasının gelişimi üzerine anatomik ve histolojik incelemeler. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 6(2), 201-208.
7. Bijelić, S., Magazin, N., Džankić, S., Janković, D., Bogdanović, B. & Jaćimović, G. (2021). Advances in nursery production of hazelnut plants in Serbia − Successful grafting of different Corylus avellana L. cultivars and clones onto Corylus colurna L. rootstock. Frontiers in Plant Science, 12, 785015. doi: 10.3389/fpls.2021.785015.
8. Cangi, R., Balta, F., & Doğan, A. (2000). Aşılı asma fidanı üretiminde kullanılan katlama ortamlarının fidan randıman ve kalitesi üzerine etkilerinin anatomik ve histolojik olarak incelenmesi. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 24, 393-398.

9. Demirsoy, H., & Bilgener, Ş. (2006). Bazı uyuşur ve uyuşmaz şeftali/erik aşı kombinasyonlarında aşı yerinin anatomik olarak incelenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 21(1), 89-94.
10. Dolgun, O., Tekintaş, F. E., & Ertan, E. (2008). A histological investigation on graft formation of some nectarine cultivars grafted on pixy rootstock. World J. Agricultural Sciences, 4 (5): 565-568.
11. Farsi, M., Fatahimoghadam, M. R., Zamani, Z., Hassani, D., & Ahmadi, A. (2016). The histology of minigrafting of Persian walnut trees cv. chandler. International Journal of Horticultural Science and Technology, 3(2), 167-177. https://doi: 10.22059/ijhst.2016.62916.
12. Goldschmidt, E. E. (2014). Plant grafting: new mechanisms, evolutionary implications. Frontiers in Plant Science, 5, 727. https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00727.
13. Habibi, F., Liu, T., Folta, K., & Sarkhosh, A. (2022). Physiological, biochemical, and molecular aspects of grafting in fruit trees. Horticulture Research, 9, uhac032. https://doi.org/10.1093/hr/uhac032.
14. Hartmann, H. T. & Kester, D. E. (1974). Bahçe Bitkileri Yetiştirme Tekniği (Çevirenler: Kaska, N. & Yılmaz, M.). Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Yayın No: 79, Adana.
15. Kalkışım, Ö., & Tekintaş F. E. (2011). Kızılcıkta (Cornus mas L.) aşı kaynaşması ile çelik köklenmesinin anatomik ve histolojik olarak incelenmesi üzerine bir araştırma. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1(2), 106-122.
16. Kurotani, K. I., & Notaguchi, M. (2021). Cell-to-cell connection in plant grafting—molecular insights into symplasmic reconstruction. Plant and Cell Physiology, 62(9), 1362-1371. http://dx.doi.org/10.1093/pcp/pcab109.
17. Kurt, H., & Tekintaş, F. E. (2020). Fıstık çamında (Pinus pinea L.) aşı kaynaşması ve çelik köklenmesinin anatomik ve histolojik olarak incelenmesi. Euroasia Journal of Mathematics, Engineering, Natural & Medical Sciences, 7(13), 135-148. doi.org/10.38065/euroasiaorg.422.
18. Lagerstedt, H. B. (1981). A new device for hot-callusing graft unions fruit and nut trees. Hortscience, 16(4), 529-530. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.16.4.529.
19. Lagerstedt, H. B. (1984). Hot-callusing pipe speeds up grafting. American Nurseryman, 160, 113-117.
20. Mahunu, G. K., Adjei, P.Y., & Asante, A. K. (2012). Anatomical studies on graft formation in cashew (Anacardium occidentale L.). Agriculture and Biology Journal of North America, 3(4), 150-153. doi:10.5251/abjna.2012.3.4.150.153.
21. Moore, R. (1981). Graft compatibility and incompatibility in higher plants. Developmental & Comparative Immunology, 5(3), 377-389. https://doi.org/10.1016/S0145-305X(81)80051-1
22. Moore, R. (1984). A model for graft compatibility‐incompatibility in higher plants. American Journal of Botany, 71(5), 752-758. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1984.tb14182.x.
23. Melnyk, C. W. (2016). Plant grafting: insights into tissue regeneration. Regeneration, 4(1), 3-14. https://doi.org/10.1002/reg2.71.
24. Melnyk, C. W., & Meyerowitz, E. M. (2015). Plant grafting. Current Biology, 25(5), R183–188. https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.01.029.
25. Okay, Y., & Büyükkartal, N. (2001). Antepfıstığında (Pistacia vera L.) farklı aşı yöntemlerinin anatomik yönden karşılaştırılması. The Herb Journal of Systematic Botany, 8(1), 73-82.
26. Özdemir, B., Yılmaz, A., Büyükkartal, H. N., & Okay, Y. (2019). Anatomical analysis of graft compatibility in some almond scion-rootstock combination. Journal of Agricultural Sciences, 25(1), 29-37. https://doi.org/10.15832/ankutbd.538985.
27. Pina, A., Errea, P., & Martens, H. J. (2012). Graft union formation and cell-to-cell communication via plasmodesmata in compatible and incompatible stem unions of Prunus spp. Scientia Horticulturae, 143, 144-150. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2012.06.017.
28. Polat, A. A., & Kaşka, N. (1992). Yeni Dünyalarda (Eriobatrya japonica L.) T, yama ve yongalı aşıların anatomik ve histolojik olarak incelenmesi. Doğa Türk Tarım ve Ormancılık Dergisi, 16(3), 529-541.
29. Polat, M., Dolgun, O., Yıldırım, A., Aşkın, M. A., & Gökbayrak, Z. (2010). Graft union formation of spur apple varieties grafted on different rootstocks. Journal of Food, Agriculture & Environment, 8(2), 490-493.
30. Seferoğlu, G., Tekintaş, F. E., & Özyiğit, S. (2004). Determination of grafting union success in 0900 Ziraat and Starks Gold Cherry cultivars on Gisela 5 ve SL 64 rootstocks. Pakistan Journal of Botany, 36(4), 811-816.
31. Serdar, Ü., Köse, B., & Yılmaz, F. (2005). The structure of graft unions in European chestnut using different grafting methods. HortScience, 40(5), 1474–1477. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.40.5.1474.
32. Şenyurt, M. (2017). Corylus colurna L. anacına bazı fındık çeşitlerinin aşılanabilirliğinin incelenmesi (Doktora Tezi). Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Bolu. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi.
33. Tekintaş, F. E. (1988). Cevizlerde (Juglans regia L.) aşı kaynaşması ve aşı ile ilgili sorunlar üzerinde araştırmalar (Doktora Tezi). Ege Üniversitesi, Bornova, İzmir. https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi.
34. Tekintaş, F. E. (1991). Farklı anaçlar üzerine aşılanan turunçgil ve çeşitlerinde kaynaşmanın anatomik ve histolojik olarak incelenmesi üzerine araştırmalar. Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 112, 68-81.
35. Ünal, A. & Özçağıran, R. (1986). Göz aşısında aşı kaynaşmasının meydana gelişi üzerine bir araştırma. Doğa Türk Tarım ve Ormancılık Dergisi, 10(3), 339-407.
36. Watanabe, S., & Nakazatomi, N. (1990). Formation of the graft union in apple T-budding. Bulletin of the Yamagata University. Agricultural Science, 2(1), 149-153.