Effects of Different LED Spectra on Haploid Plant Formation in Eggplant Anthers

Abstract

In plant tissue culture area, where fluorescent or daylight lamps are used, lighting with LED lamps is becoming more common. In this study, the effects of lighting conditions with different LED spectra on eggplant anther culture were investigated. The shelves in the plant growth cabinets are equipped with special LED lamps containing different light prescriptions and produced in different wavelengths and spectra. The PPFD values of the LED modules were determined using the LICOR 250A-Quantum sensor.

According to Karakullukçu [14] eggplant anthers cultured in DDV nutrient medium were incubated in fluorescent illuminated control medium and 8 different LED spectra. Applications during the trial; 1. White LED, 2. Red LED (K), 3. Blue LED (M), 4. Far- red LED (FR), 5. Red + Far-red LED (K + FR), 6. Blue + Far-red LED (M + FR), 7. Red + Blue LED (K + M), 8. Blue + Red + Far-red LED (K + M + FR).

Under control (1500 lux fluorescent lamp) conditions, 28 embryos / 100 anther were obtained, and between applications only 6 embryos / 100 anther were formed in lighting medium 7. In other illumination conditions, dense callus tissues were formed on the anthers cutting points or there were some embryoid-like formations from the inner part of the anther. The effect of illumination was clearly observed. Experiments by reducing the light intensity by lowering to the plant growth level may contribute to the formation of more promising results.

Keywords

• Solanum melongena
• Androgenesis
• Illumination
• in vitro
• Spectrum

Farklı LED Spektrumlarının Patlıcan Anterlerinde Haploid Bitki Oluşumuna Etkileri

Abstract

Bitki doku kültürleri, yapay besin ortamlarında ve yapay ışıklandırma koşullarında bitkisel dokuların yetiştirilmesi işlemidir. Floresan veya gün ışığı lambalarının kullanımı yaygın olan bu alanda LED lambalarla aydınlatma giderek yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada patlıcan anter kültüründe farklı LED spektrumlarına sahip aydınlatma koşullarının embriyo oluşumu üzerine olan etkileri incelenmiştir. Isı yalıtımlı bitki büyütme kabini içerisinde bulunan raflarda farklı ışık reçetelerini içeren, farklı dalga boylarında ve spektrumda üretilen özel LED lambalar kullanılmıştır. LED modüllerin PPFD değerleri LICOR 250A-Quantum sensör (400-700 nm) kullanılarak belirlenmiştir. Ölçülen değerler PPFD (μmol m-2 s-1) cinsinden kaydedilmiştir.

DDV besin ortamında Karakullukçu [14]’ya göre kültüre alınan patlıcan anterleri flouresan aydınlatmalı kontrol ortamında ve 8 farklı LED spektrumunda inkübasyona alınmıştır. Deneme süresince yapılan uygulamalar; 1. Beyaz LED, 2. Kırmızı LED (K), 3. Mavi LED (M), 4. Kırmızı ötesi LED (FR), 5. Kırmızı + Kırmızı ötesi LED (K + FR), 6. Mavi + Kırmızı ötesi LED (M + FR), 7. Kırmızı + Mavi LED (K + M), 8. Mavi + Kırmızı + Kırmızı ötesi LED (K + M + FR). Kontrol (1500 lux floresan lamba) koşullarında 28 embriyo/100 anter elde edilmiş, uygulamalar arasında ise sadece 7 numaralı ışıklandırma ortamında 6 embriyo/100 anter oluşmuştur. Diğer koşullardaki anterlerde ya yoğun kallus dokusu meydana gelmiş veya anterin iç kısmından embriyoid benzeri oluşumlar düzeyinde gelişmeler olmuştur. Işıklandırmanın etkisi belirgin şekilde gözlenmiştir. Işık yoğunluğunun bitki yetiştirme seviyesinden aşağı çekilerek azaltılması ile denemelerin yapılması, daha ümitvar sonuçların oluşmasına katkı sağlayabilecektir

Keywords

• Solanum melongena
• Androgenezis
• Işıklandırma
• in vitro
• Spektrum

References

1. [1] Hatipoğlu, R. Bitki Biyoteknolojisi, Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Genel Yayın, 178s., Adana; 1999.
2. [2] Gürel, A., Hayta, Ş., Nartop, P., Bayraktar, M., Fedakar, S.O. Bitki Hücre, Doku ve Organ Kültürü Uygulamaları. Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Ders Kitabı, 221s., İzmir; 2013.
3. [3] Ellialtıoğlu, Ş., Sarı, N., Abak, K. Bitki Biyoteknolojisi-I Doku Kültürü ve Uygulamaları. Haploid Bitki Üretimi. 137-189s. Babaoğlu, M., Gürel, E., Özcan, S. 2000. Selçuk Üniversitesi Vakfı Yayınları, 374s. Konya; 2000.
4. [4] Vural, G.E., Ari, E., Zengin, S., Ellialtioglu, Ş.Ş. Development of Androgenesis Studies on Eggplant in Turkey from Past to Present [Online First], IntechOpen 2019., DOI: 10.5772/intechopen.88299.
5. [5] Gönülşen, N. Bitki doku kültürleri yöntemleri ve uygulama alanları. Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları, 1987. 78s.
6. [6] Ellialtıoğlu, Ş.Ş., Sönmez, K., Geboloğlu, N., Boyacı, H.F. Recent advances in anther culture of eggplants in the contexts of cytological observations and ıncubation conditions. The Eurasian Agriculture and Natural Sciences Congress, 20-23 September, 2017. Bişkek/Kırgızistan
7. [7] Massa, G.D., Kim, H.H., Wheeler, R.M., Mitchell, C. A. Plant productivity in response to LED Lighting. HortScience, 2008. 43, 1951-1956.
8. [8] Kopsell, D.A., Sams, C.E., Morrow, R.C., Blue Wavelengths from LED Lighting Increase Nutritionally Important Metabolites in Speciality Crops. HortScience, 2015. 50, 1285-1288.

9. [9] Engelen-Eigles, G., Holden, G., Cohen, J. D., Gardner, G. The effect of temperature, photoperiod, and light quality on gluconasturtiin concentration in watercress (Nasturtium officinale R. Br.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006. 54, 328-334.
10. [10] Li, Q., Kubota, C. Effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce. Environmental and Experimental Botany, 2009. 67, 59-64.
11. [11] Sase, S., Mito, C., Okushima, L., Fukuda, N., Kanesaka, N., Sekiguchi, K., Odawara, N. Effect of overnight supplemental lighting with different spectral LEDs on the growth of some leafy vegetables. proceedings of the 7th IS on Light in Horticultural Systems, Acta Horticulturae, 2012. 956, 327-334.
12. [12] Dumas de Vaulx, R., Chambonnet, D. Culture in vitro d’antheres d’aubergine (S. melongena L.); Stimulation de la production de plantes qu moyen de traitements a 8 +35°C associes a de faibles teneurs en substances de croissance. Agronomie, 1982. 2, 983-988.
13. [13] Chambonnet, D. Culture D’antheres in vitro chez trois Solanaceaes maraicheres: le piment (Capsicum annuum L.), l’aubergine (Solanum melongena L.), la tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) et obtention de plantes haploides. Academie de Montpellier, Doktora Tezi, 90s, France; 1985.
14. [14] Karakullukçu, Ş. Değişik Patlıcan Genotiplerinde in vitro Androgenesis ve Haploid Bitki Oluşumunu Uyarıcı Bazı Etmenler Üzerinde Araştırmalar. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 148s, Ankara; 1991. [15] Doksöz, S. In vitro Androgenesis Yöntemi ile Farklı Patlıcan Genotiplerinde Dihaploid Hatların Elde Edilmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 49s, Tokat; 2015.
15. [16] Özdemir-Çelik, B. Farklı Uygulamaların Patlıcan (Solanum melongena L.)’da Mikrospor Kültürü ile Hapoloid Embriyo ve Bitki Elde Etme Üzerine Etkileri. Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 86s, Antalya; 2018.
16. [17] Özkök, A., Çakırer, G., Demir, K. Sera ve LED Aydınlatma. Tarım Gündem, 2016. 31, 32-34.
17. [18] Snowden, M.C. Effects of blue and green light on plant growth and development at yow and high photosynthetic photon flux. Utah State University, Master of Science in Plant Science, 57p, Utah; 2015.
18. [19] Çakırer, G. Bitkilerde aydınlatma ve mavi LED. Tarım Gündem, 2017. 41, 36-51.