Investigation of Regeneration in Colchicum speciosum Using Somatic Embryogenesis Method

Yıl 2025, Cilt: 54 Sayı: Özel Sayı 1, 111 - 121, 25.03.2025

Aslıhan Ağar Özkaya , Senem Uğur , Muhammet Şamil Özdemir , Yesim Yalcin Mendi

https://doi.org/10.53471/bahce.1580451

Öz

In this study, regeneration of Colchicum speciosum by somatic embryogenesis method and synthetic seed production protocols were investigated. In the experiments investigating somatic embryogenesis, plant corms were used as explant source. In the regeneration research, MS medium containing 2,4-D (0, 0.5, 1.0 and 2.0 mg.l⁻¹), BA (0, 0.1 and 0.5 mg.l⁻¹), 2İP (0, 0.1 and 0.5 mg.l⁻¹) and NAA (0, 0.5, 1 and 2 mg.l⁻¹) plant growth regulators in 30 different concentrations and combinations were tested. In the applications, the highest embryogenic callus formation (46.66%) was observed in MS medium containing 2 mg.l⁻¹ 2,4-D and the highest embryo formation was observed in MS medium containing 2 mg.l⁻¹ 2.4-D and 2 mg.l⁻¹ 2,4-D + 0.1 mg.l⁻¹ 2İP (40%). In another study conducted parallel to this study containing 2,4-D (2, 4 and 6 mg.l⁻¹) and 2İP (0.1 and 0.5 mg.l⁻¹), the highest embryogenic callus (73.33%) and the highest somatic embryo formation (40%) occurred in 6 mg.l⁻¹ 2,4-D MS medium. There was no development in the control application not containing plant growth regulator. In C.speciosum species, transformation into plantlets was achieved in MS medium containing 2 mg.l⁻¹ 2,4-D. Synthetic seeds were obtained by coating the somatic embryos obtained within the scope of the study with 3% Na alginate.

Anahtar Kelimeler

Colchicum speciocum, Somatic embryogenesis, in vitro, Synthetic Seed

Proje Numarası

TÜBİTAK-1001 imkânlarıyla yürütülen 116O265 numaralı

Colchicum speciosum’da Somatik Embriyogenesis Yöntemi ile Rejenerasyonun Araştırılması

Öz

Bu çalışmada, Colchicum speciosum’un somatik embriyogenesis yöntemi ile rejenerasyonu ve sentetik tohum üretim protokolleri araştırılmıştır. Somatik embriyogenesis’in araştırıldığı denemeler kapsamında eksplant kaynağı olarak bitkinin kormları kullanılmıştır. Yapılan rejenerasyon araştırılmasında 30 farklı konsantrasyon ve kombinasyonda BA (0, 0.1 ve 0.5 mg.l⁻¹) 2İP (0, 0.1 ve 0.5 mg.l⁻¹), NAA (0, 0.5, 1 ve 2 mg.l⁻¹) ve 2,4-D (0, 0.5, 1.0 ve 2.0 mg.l⁻¹) bitki büyüme düzenleyicileri içeren MS besiyeri denenmiştir. Yapılan uygulamalarda 2 mg.l⁻¹ 2,4-D içeren MS besiyerinde (%46,66) en fazla embriyojenik kallus oluşumu, en yüksek embriyo oluşumu 2 mg.l⁻¹ 2,4-D ve 2 mg.l⁻¹ 2,4-D + 0,1 mg.l⁻¹ 2İP (%40) içeren MS besi yerinde gözlemlenmiştir. Bu çalışmaya paralel olarak yapılan 2,4-D (2, 4 ve 6 mg.l⁻¹) ve 2İP (0.1 ve 0.5 mg.l⁻¹) içeren diğer çalışmada 2,4-D (6 mg.l⁻¹) içeren MS besi yerinde en yüksek embriyojenik kallus (%73,33) ve en yüksek somatik embriyo oluşumu (%40) meydana gelmiştir. Bitki büyüme düzenleyicisi içermeyen kontrol uygulamasında herhangi bir gelişme olmamıştır. C.speciosum türünde 2,4-D (2 mg.l⁻¹) içeren MS besiyerinde bitkiciğe dönüşüm sağlanmıştır. Çalışma kapsamında elde edilmiş olan somatik embriyolar %3’lük Na alginat ile kaplanarak sentetik tohum elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Colchicum speciocum, Somatik embriyogenesis, in vitro, Sentetik Tohum

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

TÜBİTAK-1001 imkânlarıyla yürütülen 116O265 numaralı

Kaynakça

• Sahin, E.C., Kaya, E., Tuyel, U., Aydin, Y., Ozhatay, N., Uncuoglu, A.A. 2021. An assessment on the floristic variety of Colchicum genus of Turkey in terms of morphological characteristics. Scientia Horticulturae, 287, 110251.
• Persson, K. 1999. The genus Colchicum in Turkey. II. Revision of the large-leaved autumnal species. Edinburgh Journal of Botany, 56(1), 103-142.
• Kaya, E., 2009. Colchicum L., Türkiye’nin doğal süs bitkileri kataloğu, Editör: Kaya, E. Yalova, Tasarım Matbaacılık Hizmetleri.
• Yalçın Mendi, N.Y., Özdemir, Ş., Uğur, S., Sevindik, B., İzgü, T., Kaya, E., Tütüncü, M. 2022. In vitro regeneration and synthetic seed production of Colchicum cilicicum grown naturally in Turkey.
• Uzun, I., Bayır, A. 2009. Horticultural biodiversity in Turkey, Bulletin UASVM Horticulture, 66(2).
• Dilaver, Z. 2013. Conservation of natural plants and their use in landscape architecture, advances in landscape architecture. Ed.:M.Ozyavuz, ISBN: 978-953-51-1167-2 InTech doi:10.5772/55767.
• Özhatay, N., Byfield, A. 2005. Türkiye’nin 122 önemli bitki alanı, Doğal Hayatı Koruma Vakfı, İstanbul, s:1-24, 476.
• Gökel, Y., Canataroğlu, A., Satar, S., Köseoğlu, Z. 2000. Colchicine toxicity: a patient with pneumopericardium, Turk J Med Sci, 30, 401-403.
• Komjathyová, H., Franková, L., Bóka, K., Pšenák, M. 2000. Botanical and developmental aspects of Colchicum autumnale L. (autumn crocus), (in Slovak). Acta Fac. Rerum Nat. Univ. Comenianae, Bot. 40, pp:67-80.
• Khan, H., Tariq, Ş.A., Khan, M.A. 2011. Biological and phytochemical studies on corms of Colchicum luteum Baker, Journal of Medicinal Plants Research, 5(32):7031-7035.
• Peter, O.J. 1995. Chromatographic determination of constituents of the genus Colchicum (Liliaceae), Chromatography A., 704, 351-356
• Ellington, E., Adserias, T., Coma, A., Bastida, J., Viladomat, F., Codina, C. 1997. Effect of paclobutrazol on in vitro culture of Colchicum autumnale corms, Acta Hortic. 447, 131-134.
• Eti, S. 1987. Über das Pollenschlauchwachstum und die Entwicklung der Samenlagen in Beziehung zum Fruchtansatz und zur Frucht qualitaet bei der Manderinensorte “Clementine” (Citrus reticulata Blanco). Dissertation Univ. Hohenheim, Germany. 127 p.
• Karaoğlu, C. 2010. Soğanlı bitkiler ve in vitro hızlı çoğaltım. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 19(1-2):24-29.
• Lagram K., El Caid M. B., El Aaouam S., Lachheb M., El Mousadik A., Serghini M.A. 2016. In vitro shoot regeneration and development of microcorms of moroccan Saffron (Crocus sativus L.), Atlas Journal of Plant Biology, pp:50-55.
• Karlık, E., Değer, M., Üzen, E., Gözükirmizi, N. 2020. Pioneering in vitro studies for callus formation of Colchicum chalcedonicum Azn. Trakya University Journal of Natural Sciences, 21(2):131-137, 202.
• Oran, S., Fattash, I. 2005. In vitro propagation of an endangered medicinal bulbous plant Sternbergia clusiana Ker-Gawler (Amaryllidaceae). Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 80, 399-402.
• Wagh, P.J., Patil, V.W., Kale, M.C. 2015. Effect of soluble chitosan application on in vitro germination and growth of dormant corms of Colchicum luteum Baker. International Journal of Researches in Biosciences, Agriculture and Technology, 3:179-182.
• Sevindik, B., Mendi, N.Y.Y. 2016. Türkiye’de doğal olarak yetişen ve kültürü yapılan bazı Crocus türlerinde somatik embriyogenesis’in araştırılması. Çukurova Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 34(4).
• Safarnejad, A., Alamdari, L.B.S., Darroudi, H., Dalir, M. 2016 The effect of different hormones on callus induction, regeneration and multiplication of Saffron (Crocus sativus L.) Corms. Saffron Agronomy & Technology, 4(2):143-154.
• Halım, R., Akyol, B., Gürel, A. 2018. In vitro callus induction of Saffron (Crocus sativus L.). International Journal of Innovative Science and Research Technology. 3(11).
• Prange, A.N.S., Bartsch, M., Serek, M., Winkelmann, T. 2010. Regeneration of different Cyclamen species via somatic embryogenesis from callus, suspension cultures and protoplasts. Sci. Hort., 125:442-450.
• Seyring, M., Hohe, A. 2005. Induction of desiccation-tolerance in somatic embryos of Cyclamen persicum Mill. Journal of Horticultural Science &Biotechnology, 80(1):65-69.
• Hayashi, T., Yoshida, K., Sano. K. 1988. Formation of alkaloids in suspension-cultured Colchicum autumnale. Phytochem., 27, 1371-1374.
• Daradkeh, N.M. 2012. Callus, cell suspension culture and colchicine production in (Colchicum hierosolymitanum fieb), M.Sc. Thesis. Jordan University of Science and Technology, Irbid, Jordan.
• Karamian, R. 2003. Plantlet regeneration via somatic embryogenesis in four species of Crocus. I International Symposium on Saffron Biology and Biotechnology 650.5.
• Babaoğlu, M., Gürel, E., Özcan, E. 2002. Bitki biyoteknolojisi. 1. Doku Kültürü ve Uygulamaları. Selçuk Üniversitesi Vakfı Yayınları, 374 s.
• Blazquez S., Olmos E., Hernandez J.A., Fernandez-Garcia N., Fernandez J.A. 2009. Somatic embryogenesis in saffron (Crocus sativus L.). Histological differentiation and implication of some components of the anti-oxidant enzymatic system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 97:49-57.
• Shahabzadeh, Z., Heidari, B., Dadkhodaie, A. 2013. Regenerating salt tolerant Saffron (Crocus sativus) using tissue culture with increased pharmaceutical ingredients. J. Crop Sci. Biotech. 2013 (Sep) 16(3):209-217.
• Verma, S.K., Das, A.K., Cingoz, G.S., Uslu, E., Gurel, E. 2016. Influence of nutrient media on callus induction, somatic embryogenesis and plant regeneration in selected Turkish Crocus species. Biotechnology Reports, 10, 66-74.
• Francis, D., Sorrell, D.A. 2001.The interface between the cell cycle and plant growth regulators: A mini review Plant Growth Regulation, 33(1):1-12.
• Lagram, K., Ben El Caid, M., Atyane, L.H., Salaka, L., El Boullani, R., El Mousadik, A., Serghini, M.A. 2016. In vitro shoots and micro-corms formation through indirect organogenesis of Moroccan saffron (Crocus sativus L.). Acta Hort. 1184. ISHS 2017. doi:10.17660/actahortic.2017.1184.14.
• Sevindik, B. 2014. Türkiye’de doğal olarak yetişen ve kültürü yapılan bazı Crocus türlerinde somatik embriyogenesis’in araştırılması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 59 s.
• Baltacı, A.M., Arslan, M. 2019. Oğulotu (Melissa officinalis) bitkisinde meristem ve somatik embriyo kültürlerinden sentetik tohum elde etme olanakları. Erciyes Tarım ve Hayvan Bilimleri Dergisi, s:1-10.
• Koçak, M. 2019. Cyclamen coum’da somatik embriyogenesis yöntemi ile rejenerasyonun araştırılması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Adana, 123 s.
• Alp, H.A. 2020. Türkiye’de yetişen bazı siklamen türlerinin yumrularında somatik embriyogenesis ve sentetik tohum üretimi araştırmaları, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Adana, 218 s.
• Winkelmann, T., Meyer L., Serek, M. 2004. Germination of encapsulated somatic embriyos of Cyclamen persicum, 39(5):1093-1097.