Biyoteknolojik olarak özellikle bitki alanında son zamanlarda süre gelen gelişmeler oldukça fazladır. Bu gelişmeleri sadece bitki dokuları üzerinde görmüyoruz aynı zamanda hayvan dokuları üzerinde de biyoteknolojik gelişmeler vardır ve günden güne bu gelişmeler ilerliyor. Bu derleme Marul doku kültüründeki biyoteknolojik gelişmeler üzerinedir. Keyifli okumalar botanikçiler 🙂 🥬
Doku Kültüründe Faz Değişimi ile Birlikte Marul Bitkisinin Gençleştirilmesi
Hücre doku kültürü bitkilerin ıslahında ve genetik iyileştirme çalışmalarında çok çeşitli uygulamalarda kullanılan bir yöntemdir. Bu önemli teknolojik uygulamalar arasında, hücre kültürlerinden verimli bir şekilde sürgün rejenerasyonu, hibridizasyon sonrası embriyo kurtarma, somaklonal varyasyon üretimi, somatik hücre seçimi, somatik hibridizasyon, klonlanmış genlerle transformasyon ve genom düzenleme gibi yöntemler bulunmaktadır. Fakat bu uygulamalardan sonra elde edilen bitkilerin, sera koşullarına aktarılması esnasında sağlıklı ve düzgün bir şekilde büyüyüp gelişmeleri ve iyi tohum oluşumu sağlamaları oldukça önemlidir.
Composiate familyasına ait Marul (Lactuca sativa L.) gibi bitki türlerinde hücre doku kültürü uygulamaları sık sık yapılmaktadır ve bu uygulamalar önemli bir yere sahiptir. Fakat bu tür bitkilerde doku kültürü uygulamaları yapılırken çoğunlukla, bitkilerin faz değişikliği sergilemesinden dolayı rejenere bitkilerin in vitro (laboratuvar koşullarında hazırlanmış) çiçeklenmeye erken başlaması gibi bir sorun ortaya çıkmaktadır. Bu bitkiler doku kültürü çalışmalarından sonra seraya aktarıldıklarında hayatta kalma oranları zayıfladığı görülmüştür. Ayrıca kötü tohum oluşumuna da neden olabileceği gözlemlenmiştir. Bu da değerli bitki hatlarının ortadan kaybolmasına, dolayısıyla genetik manipülasyon çalışmalarını engelleyebilmektedir. (Barrell ve ark.2013)
Marul gibi bazı bitkiler, doku kültürü sırasında doğal olarak görülen spontan prematüre cıvatalanma gibi sorunlarla karşılaşabilirler. Bu gibi kültürlerde faz değişikliği, daha fazla mikro üreme ile sonuçlanan değişiklikler haline gelir. Özellikle marul doku kültüründen sonra seraya aktarıldıklarında hemen çiçek açar ve görünümü cılız bir hal alır. Dolayısıyla normal tohum gelişimi için yetersiz vejetatif kaynaklara sahip olabilirler (Franklin ve ark. 2011).
Bu nedenle, marul gibi bitkilerin genetik manipülasyonu için hücre doku kültürü uygulamaları sırasında in vitro faz değişiklikleri meydana gelirse, değerli bitki hatlarının kaybına neden olabilir ve genetik iyileştirme programlarına somatik yaklaşımların benimsenmesini etkileyebilir. Marulun rutin doku kültürü esnasında bazı rejenere bitkilerde spontan in vitro erken sürgünlenme gözlemlenmiştir. Fakat bu sürgünlenme rozet gelişimi göstermeyenlerde gerçekleşmiştir. İn vitro olgunlaşma aşamasına gelmiş bitkiler seralara aktarıldıktan sonra büyümeleri zayıflamış ve çiçek açmaları hemen olmuştur. İn vitro rozet gelişimi olan bitkiler ise doku kültüründen sera ortamına transfer edildikten sonra normal bir büyüme gerçekleştirmişlerdir (Conner, Searle ve Jacobs 2019).
Conner ve ark. yapmış olduğu çalışmada marul için in vitro çiçeklenme dönemine giren bitkilerin nodal gövde segmentlerinden 50 bitki şeçilmiştir ve mikroçoğaltılarak toprağa aktarıldıktan sonra sera koşullarına taşınmıştır. Artık bu bitkilere yetişkin faz bitkileri denilmiştir. Aynı zamanda in vitro çiçeklenen bitkilerin gövde üzerindeki çiçeklenen dallarından oluşan yapraklardan adventif (normal olmayan yerlerde çıkan yapılar) sürgünler yetiştirilmiştir ve bu bitkiler yenilenmiş bitkiler olarak adlandırılmıştır.
Marulların hiçbiri doku kültüründe rozet geliştirmemiştir fakat gençleştirilmiş marullardakilerin tümü doku kültüründe rozet geliştirmiştir. Sera ortamında toprağa aktarıldıktan sonra yetişkin fazlı marullar, şekil 1A’da gösterilen benzer bir görünüm ve çok zayıf bir büyüme sergilemiştir.
Elde edilen sonuçlar, chicory ve marul bitkilerinde in vitro çiçeklenmenin, doku kültüründen sera koşullarına transfer sırasında önemli genetik kayıplara neden olabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, değerli genetik olayların kaybedilmesini önlemek için, özellikle benzersiz yüksek değerli bitki hatlarında in vitro çiçeklenme gözlemlendiğinde, yapraklardan adventif sürgün rejenerasyonunun bir döngüsü daha hemen başlatılmalıdır. Bu, bitki hatlarının in vitro rozet oluşumu ile eşlik eden gençleştirilmesini sağlar ve doku kültüründen sera ortamına aktarıldıktan sonra bu bitki hatlarının hayatta kalma ve performanslarının önemli ölçüde artmasını sağlar. Bu gençleştirme, bitkilerin normal gelişim döngüsünü yeniden oluşturarak, sera ortamında arzu edilen çiçeklenme ve/veya tohum oluşumunu sağlar ve böylece hücre ve doku kültüründe genetik manipülasyona uğramış hatlardan gelecek nesillerin kurtarılmasını garanti altına alır.
Bilimle kalın değerli Moletik okurları 🙂
Kaynak
Barrell PJ, Meiyalaghan S, Jacobs JME, Conner AJ. (2013) Applications of biotechnology and genomics in potato improvement. Plant Biotechnol J.;11:907–20.
Conner, A. J., Searle, H., & Jacobs, J. M. (2019). Rejuvenation of chicory and lettuce plants following phase change in tissue culture. BMC biotechnology, 19, 1-7.
Franklin G, Oliveira AL, Dias ACP. (2011) In vitro flowering and viable seed setting of transgenic lettuce cultures. Plant Biotechnol.;28:63–8.
