Effects of different tissue culture media on gynogenesis in some cyclamen species

Year 2019, Volume: 34 Issue: 3, 239 - 249, 15.10.2019

Mehmet Tütüncü Muharrem Özcan Yeşim Yalçın Mendi

https://doi.org/10.7161/omuanajas.529247

Abstract

Cyclamen breeding is difficult due to selfing
depression different ploidy levels, self-incompatibility and abortive embryo
formation. Therefore, in vitro haploidisation is commonly used in
cyclamen breeding. In this study, we investigated effects of different tissue
culture media and plant hormones as a first of in vitro haploidisation
and propagation. We used ovule explants from Cyclamen persicum and Cyclamen
pseudibericum on ½MS and B5 culture mediums supplemented with different
concentration of 2,4-dichlorophenoxyaceticacid (2,4-D) and 6-(γ,γ
–dimethylallylamino) purine (2iP). According to results best callus formation
rate was 70% obtained from B5 medium supplemented with 1.5 mg L^-1
2,4-D and 0.5 mg L-1 2iP in Cyclamen persicum. It was 48% on B5 medium supplemented
with 1 mg L^-1 2,4-D and 0.3 mg L^-1 2iP in Cyclamen
pseudibericum. In Cyclamen persicum, highest embryo induction rate
was 55% obtained from callus regenerated on ½MS medium supplemented with 1.5 mg
L^-1 2,4-D and 0.8 mg L^-1 2iP. However, embryo induction
was not obtained on any medium for Cyclamen pseudibericum. Overall, ½MS
culture medium supplemented with high auxin and low cytokinin concentration is
better for embryo induction although B5 medium was better than ½MS medium for
callus formation and 42 plantlets obtained only from callus regenerated on ½MS
medium supplemented with 2.0 mg L^-1 2,4-D and 0.5 mg L^-1
2iP.

Keywords

Ornamental plant, Tissue culture, Callus, Regeneration, Auxin, Cytokinine

Bazı siklamen türlerinde farklı doku kültürü ortamlarının gynogenesis üzerine etkileri

Abstract

Siklamende
görülen kendileme depresyonu, farklı ploidi seviyeleri, kendine uyuşmazlık ve
abortif embriyo oluşumu nedeniyle klasik yöntemlerle siklamen ıslahı oldukça
zordur. Bu nedenle in vitro haploidizasyon, siklamen ıslahında yaygın
olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada in vitro haploidizasyon ve in
vitro çoğaltımın ilk aşaması olarak bitki doku kültürü ortamlarının ve
hormonların etkisi araştırılmıştır. Çalışmada bitkisel materyal olarak, Cyclamen
persicum ve Cyclamen pseudibericum’un ovül eksplantları, ortam
olarak ise 2,4-dichlorophenoxyaceticacid (2,4-D) ve 6-(γ,γ –dimethylallylamino)
purine’ (2iP)’in farklı konsantrasyonlarını içeren ½MS ve B5 ortamları
kullanılmıştır. Çalışma sonucunda, Cyclamen persicum türünde en iyi
kallus oluşum oranı; 1.5 mg L^-1 (2,4-D ve 0.5 mg L^-1 2iP
içeren B5 ortamından (%70 oranında) elde edilmiştir. Cyclamen pseudibericum türü
için ise kallus oluşum oranı % 48 olmuş ve 1 mg L^-1 2,4-D ve 0.3 mg
L^-1 2iP içeren B5 ortamından elde edilmiştir. Cyclamen persicum türünde
en yüksek embriyo uyartımı 1.5 mg L^-1 2,4-D ve 0.8 mg L^-1
2iP içeren ½MS ortamında gelişen kalluslardan elde edilmiştir (%55). Ancak Cyclamen
pseudibericum türünde besi ortamlarının hiç birinden embriyo uyartımı
sağlanamamıştır. Sonuç olarak, kallus uyartımında B5 ortamı, ½MS ortamından
daha iyi sonuç vermesine rağmen embriyo uyartımı için yüksek oksin ve düşük
sitokinin konsatrasyonuna sahip ½MS ortamı daha iyi bulunmuş ve 2.0 mg L^-1
2,4-D ve 0.5 mg L^-1 2iP içeren ½MS ortamından 42 adet bitkicik elde
edilmiştir.

Keywords

Rejenerasyon, Oksin, Sitokinin, Kallus, Doku kültürü, Süs bitkisi

References

• Abak, K., 1993. Biber ıslahında anter kültürlerinden yararlanma, Bitki Islahı Sempozyum Bildirileri, TÜBİTAK TOAG, 59-66.
• Amini, L., 2014. Bazı siklamen türlerinde (C. cilicium, C. persicum ve C. hederifolium) anter ve ovül kültürü yöntemlerinin embriyo uyartımına etkileri. Yüksek Lisans Tezi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 57s, Adana.
• Curuk, P., Sogut, Z., Bozdogan, E., Izgu, T., Sevindik, B., Tagipur, E. M., Teixeira Da Silva, J. A., Serce, S., Kacar, Y. A., Mendi, Y. Y., 2015. Morphological characterization of Cyclamen sp. grown naturally in Turkey: Part I. South African Journal of Botany, 100: 7-15.
• Çürük, P., 2013. Adana ve çevresinde doğal olarak yetişen siklamen türlerinin morfolojik ve moleküler karakterizasyonu. Doktora Tezi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 216s, Adana.
• Dunwell, J. M., 2010, Haploids in flowering plants: origins and exploitation. Plant Biotechnology Journal, 8: 377-424.
• Ellialtıoğlu, Ş., Sarı, N., Abak, K., 2001. Haploid bitki üretimi. Babaoğlu, M., Gürel, E., Özcan, S. (Eds.). Bitki biyoteknolojisi I - Doku kültürü ve Uygulamaları, 2. Baskı, Selçuk Üniversitesi Vakfı Yayınları, Konya, 137-189.
• Emiroğlu, Ü., 1980, Tütün çeşitlerinde anter kültürü. Ege Zirai Araştırma Enstitüsü, 17(41): 12-18.
• Gamborg, O. L., Miller, R. A., Ojima, K., 1968. Nutrient requirements of suspension cultures of soybean root cells. Exp Cell Res. 50(1):151-8.
• George, E. F., Hall, M. A., De Klerk, G. J., 2008. The components of plant tissue culture media I: macro- and micro-nutrients. In: George, E. F, Hall M. A., De Klerk G. J. (Eds). Plant propagation by tissue Culture 3rd Edition, Springer, Berlin, 479.
• İzgü, T., Sevindik, B., Çürük, P., Şimşek, Ö., Kaçar, Y. A., Teixeira da Silva, J. A., Mendi, Y. Y., 2016. Development of an efficient regeneration protocol for four Cyclamen species endemic to Turkey. Plant Cell Tiss Organ Cult., 127: 95-113.
• Jalali, N., Naderi, R., Shahi-Gharahlar, A., Teixeira Da Silva, J. A., 2012. Tissue culture of Cyclamen, Scientia Hort., 137: 11-19.
• Kamanetsky R., Okubo H., 2013. Ornamental geophytes from basic science to sustainable production. CRC Press, London, XV-XVII.
• Koçak, M., İzgü, T., Sevindik, B., Tütüncü, M., Çürük, P., Şimşek, Ö., Kaçar, Y. A., Teixeira da Silva, J. A., Mendi, Y. Y., 2014. Somatic embryogenesis of Turkish Cyclamern persicum Mill. Scientia Horticulturae, 172: 26-33.
• Kreuger, M., Induction of plant somatic embryogenesis in liquid medium, Wageningen. http://edepot.wur.nl/210303 (Ziyaret tarihi: 19.02.2019).Loewenberg, J. R., 1969. Cyclamen callus culture. Can. J. Bot., 47: 2065-2067.
• Mathew, B., Özhatay, N., 2001. Türkiye’nin siklamenleri, Türkiye’de doğal olarak yetişen siklamen türlerinin tanıtım rehberi, Doğal Hayatı Koruma Derneği, 32s, İstanbul.
• Murovec, J., Bohanec, B., 2012. Haploid and soubled haploids in plant breeding. In: Abdurakhmonov, I.Y. (Ed.). Plant breeding, Intech, 87-106.Mishra, V. K., Goswami, R., 2014. Haploid productions in higher plant. IJCBS Review Paper vol. 1, 25-44.
• Prange, A. N. S., Serek, M., Bartsch, M., Winkelmann, T., 2010, Efficient and stable regeneration from protoplasts of Cyclamen coum Miller via somatic embryogenesis. Plant Cell Tiss Organ Cult., 101: 171-182.
• Püschel, A.K., Schwenkel, H.G., Winkelmann, T., 2003. Inheritance of the ability for regeneration via somatic embryogenesis in Cyclamen persicum. Plant Cell Tissue Organ Cult. 72: 43–51.
• Schween, G., Schwenkel, H. G., 2003. Effect of genotype on callus induction, shoot regeneration, and phenotypic stability of regenerated plants in the greenhouse of Primula spec., Plant Cell Tiss Org Cult., 72: 53–61.
• Sharma G., Nautiyal AR., 2009. Influence of explants type and plant growth regulators on In vitro multiple shoots regeneration of a Laurel from Himalaya. Nature and Science, 7(9).
• Sita, G. L., 1997. Gynogenic haploids in vitro. In: Jain, S.M., Sopory, S.K., Veilleux, R.E. (Eds.). In vitro Haploid Production in Higher Plants, Springer Science+Business Media B.V., Netherlands, 175-193.
• Takamura, T, Miyajima, I., Matsuo, E., 1995. Somatic embryogenesis of Cyclamen persicum Mill. 'Anneke' from aseptic seedlings. Plant Cell Reports, 15: 22-25.Winkelmann, T., Ratjens, S., Bartsch, M., Rode, C., Niehaus, K., Bednarz, H., 2015. Metabolic profiles of Somatic embryos of Cyclamen persicum in comparison to zygotic embryos, endosperm and testa. Front. Plant Sci., 6: 597.
• Winkelmann, T., Serek, M., 2005. Genotypic differences in callus formation and regeneration of somatic embryos in Cyclamen persicum Mill. Euphytica, 144: 109-117.
• Tütüncü, M., Mendi, Y. Y., Ratjens, S., Bartsch, M., Winkelmann, T., 2016. Sitokinin uygulamalarının siklamende (Cyclamen persicum L.) somatik embriyoların farklılaşması üzerine etkileri. VI. Süs Bitkileri Kongresi bilidiri özet kitabı, 19-22 Nisan, Antalya.
• Yılmaz, Ö. E., 2005. Yazlık kabakta (Cucurbita pepo L.) ovaryum kültürü yoluyla haploid bitki eldesi. Yüksek Lisans Tezi. Kahramanmaraş Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 55s, Kahramanmaraş.