Effect of Some Plant Growth Regulators on In Vitro Regeneration of Meristems of Tomato (Lycopersicon esculentum Mill.)

Abstract

This study was carried out to investigate the development of meristems obtained from tomato plants grown in vitro conditions in medium containing different concentrations of BAP (6-benzyl amino purine-cytokinin hormone) and IAA (İndole-3-acetic acid-auxin hormone). MS (Sigma Aldrich, Catalog No: M5519) medium was used as the main media and BAP and IAA were added separately at the rates of 0.1, 0.5 and 1.0 mg l-1 in this medium, and also cytokinin and auxin hormones were added together as concentrations of 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 IAA and 0.1 mg l-1 BAP + 0.5 mg l-1 IAA in this medium in the research. As a result of the research, the highest success rate in terms of complete plant formation rate as 61.11%obtained from the medium containing 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 IAA. The nutrient medium without any hormones gave the best results in terms of total direct regeneration (shoot, root and shoot + root) rate (100%), while the medium containing 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 IAA gave the best result (100%) in terms of callus formation. MS medium containing 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 IAA again showed the best result (340%) in terms of plant regeneration from the calluses. When the general result of the study was evaluated, it was determined that BAP or IAA hormones used in high concentrations encouraged callus formation in tomato meristems.

Keywords

• Tomato
• Lycopersicon esculentum
• meristem culture
• auxin
• cytokinin

Domates (Lycopersicon esculentum Mill.) Meristemlerinin In Vitro Gelişimi Üzerine Bazı Bitki Büyüme Düzenleyicilerinin Etkisi

Öz

Bu çalışma in vitro koşullarda yetiştirilen domates bitkilerinden elde edilen meristemlerin farklı konsantrasyonlarda BAP (6-benzil amino pürin- sitokinin hormonu) ve İAA (İndol-3-asetik asit- oksin hormonu) içeren besi ortamlarındaki gelişimini araştırmak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Araştırmada temel besi ortamı olarak MS (Sigma Aldrich, Katalok No:M5519) besi ortamı kullanılmış olup bu ortama 0.1, 0.5 ve 1.0 mg l-1 oranlarında ayrı ayrı BAP ve İAA ilave edilmiş yine kullanılan temel besi ortamına 0.1 mg l-1 BAP + 0.5 mg l-1 İAA ve 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 İAA oranlarında sitokinin ve oksin hormonları birlikte ilave edilmiştir. Araştırma sonucunda tam bir bitki oluşumu bakımından en yüksek başarı oranı %61.11 ile 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1İAA içeren besi ortamından elde edilmiştir. Hiçbir hormon kullanılmayan yalın besi ortamı toplam direk rejenerasyon (sürgün, kök, sürgün + kök oluşumu) bakımından en iyi sonucu verirken (%100), kallus oluşumu bakımından ise 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 İAA içeren ortam en iyi sonucu (%100) vermiştir. Yine kalluslardan bitki rejenerasyonu bakımından en iyi sonucu (%340) 0.5 mg l-1 BAP + 0.1 mg l-1 İAA içeren MS besi ortamı ortaya koymuştur. Araştırmanın genel sonucu değerlendirildiğinde yüksek konsantrasyonda kullanılan BAP veya İAA hormonlarının domates meristemlerinde kallus oluşumunu teşvik ettiği saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Domates
• Lycopersicon esculentum
• Meristem Kültürü
• Oksin
• Sitokinin

References

1. Ajenifujah-Solebo, S. O. A., Isu, N. A., Olorode, O., Ingelbrecht, I., & Abiade, O. O. (2012). Tissue culture regeneration of three Nigerian cultivars of tomatoes. African Journal of Plant Science, 14, 370-375.
2. Al-Remi, F., Arvas, Y. E., Durmuş, M., & Kaya, Y., (2018). Domates bitkisi ve in vitro mikro çoğaltımı. Journal of Engineering Technology and Applied Sciences, 3(1), 57-73.
3. Bai, Y., & Lindhout, P. (2007). Domestication and breeding of tomatoes: what have we gained and what can we gain in the future?, Annals of Botany, 100(5), 1085-1094.
4. Balachandar, R., & Rao, M. V. (2004). Plant regeneration from leaf and stem explants of Solanum trilobatum L. Current Science, 86(11), 1478-1480.
5. Chaudhry, Z., Abbas, S., Yasmin, A., Rashid, H., Ahmed, H., & Anjum, M. A. (2010). Tissue culture studies in tomato (Lycopersicon esculentum) Var. Moneymaker. Pakistan Journal of Botany, 42(1), 155-163.
6. Çevik, B., & Akçura, N. (2011). Batı Akdeniz Bölgesi domates üretim alanlarında domates kloroz virüsü (ToCV) ‘nün tespiti ve moleküler karakterizasyonu. Türkiye IV. Bitki Koruma Kongresi, Kahramanmaraş,
7. Devi, M., Dhaliwal, M. S., Kaur, A., & Gosal, S. S. (2008). Effect of growth regulators on in vitro morphogenetic response of tomato. Indian Journal of Biotechnology, 7, 526-530.
8. Gerszberg, A., Hnatuszko-Konka, K., Kowalczyk, T., & Kononowicz, A. K. (2015). Tomato (Solanum lycopersicum L.) in the service of biotechnology. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 120, 881–902.

9. Hatipoğlu, R. (2012). Bitki Biyoteknolojisi. Ders Kitabı, Çukurova Üviversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarla Bitkileri Bölümü, No:176, Adana.
10. Jan, S. A., Shah, H., Ali, S., & Ali, G. M. (2015). The effect of plant growth regulators on callus ınduction and somatic embryogenesis of hybrid tomato. Pakistan Journal of Botany, 47(5), 1671-1677.
11. Koenig, D., Bayer, E., Kang, J., Kuhlemeier, C., & Sinha, N. (2009). Auxin patterns Solanum lycopersicum leaf morphogenesis. Development, 136, 2997-3006.
12. Mamidala, P., & Nanna, R. S. (2011). Effect of genotype, explant source and medium on in vitro regeneration of tomato. International Journal of Genetics and Molecular Biology, 3(3), 45-50.
13. Namitha, K. K., & Negi, P. (2013). Morphogenetic potential of tomato (Lycopersicon esculentum) cv. Arka Ahuti to plant growth regulators. Notulae Scientia Biologicae, 2, 220–225.
14. Oğuz, A. (2010). Bazı yerel domates genotiplerinde farklı yöntemler kullanarak, Domates Lekeli Solgunluk Virüsü (Tomato spotted wilt virus=TSWV)’ne dayanıklılığın ve genetik varyasyonun araştırılması. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
15. Osman, M. G., Elhadi, E. A., & Khalafalla, M. M. (2010). Callus formation and organogenesis of tomato (Lycopersicon esculentum Mill, CV Omdurman) induced by thidiazuron. African Journal of Biotechnology, 9(28), 4407-4413.
16. Öztunç, H. (2010). Antalya İlinde domates yetiştiriciliği yapılan seralarda Domates Kloroz Virüsü (ToCV)’nün moleküler yöntemlerle tanılanması, Bitirme Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Bitki Koruma Bölümü, Isparta.
17. Raiola, A., Rigano, M. M., Calafiore, R., Frusciante L., & Barone, A. (2014). Enhancing the health-promoting effects of tomato fruit for biofortified food. Mediators of inflammation. Mediators of Inflammation, 139873.
18. Sakallı, N. (2018). Bazı Domates genlerinin Kloroz Virüsü (Tomato chlorosis virüs. Tocy) enfeksiyonu sırasında ekspresyonlarının incelenmesi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Isparta.
19. Spooner, D. M., Peralta, I. E., & Knaap, S. (2005). Comparison of AFLPs with other markers for phylogenetic inference in wild tomatoes, [Solanum L. section Lycopersico (Mill.)Wettst.]. Taxon, 54, 43-61.
20. TÜİK. (2020). Sebze ürünleri üretim miktarları. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Bitkisel-Uretim-Istatistikleri-2019-30685. Erişim tarihi: 07 Şubat 2020.
21. Wamaitha, M. J., Suwa, K., Fukuda, K., Mii, M., Daimon, H., & Mishiba K (2010). Thidiazuron-induced rapid shoot regeneration via embryo-like structure formation from shoot tip-derived callus culture of sugarcane. Plant Biotechnology, 27(4), 365-368.
22. Wu, Z., Sun, S., Wang, F., & Guo, D., (2011). Establishment of regeneration and transformation system of Lycopersicon esculentum MicroTom. British Biotechnology Journal, 1(3), 53-60.
23. Zengin, S. (2016). Moleküler markör yardımlı seleksiyon ile viral (Domates Sarı Yaprak Kıvırcıklık Virüsü, Domates Lekeli Solgunluk Virüsü) fungal (Kök ve Kök Boğazı Çürüklüğü) hastalıklara ve nematoda (Meloidogyne incognital) dayanıklı domates hastalıklarının geliştirilmesi. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bornova, İzmir.