In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey

Uğur, Senem; Tütüncü, Mehmet; Özdemir, Muhammet Şamil; Şimşek, Özhan; Kaya, Ergun; yalcin mendi, yesim; İzgü, Tolga; SEVİNDİK, BAŞAR; Koyuncu, Onur; Curuk, Pembe

In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey

Yeşim Yalçın MENDİ, (Çukurova Balcalı Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Adana, Türkiye)

Şamil Muhammet ÖZDEMİR, (Çukurova Balcalı Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Adana, Türkiye)

Senem UĞUR, (Çukurova Balcalı Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Adana, Türkiye)

Başar SEVİNDİK, (İzmir Demokrasi Üniversitesi, Meslek Yüksekokulu, Karabağlar, İzmir, Türkiye)

Tolga İZGÜ, (National Research Council of Italy (CNR), IBE/Institute of Bioeconomy, 50019, Florence, Italy)

ERGUN KAYA, (Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Muğla, Türkiye)

Mehmet TÜTÜNCÜ, (Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, 55270, Atakum, Samsun, Türkiye)

Pembe ÇÜRÜK, (Korkut Ata Üniversitesi, Kadirli Uygulamalı Bilimler Yüksekokulu, Kadirli, Osmaniye, Türkiye)

Özhan ŞİMŞEK, (Erciyes Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Kayseri, Türkiye)

Onur KOYUNCU (Osmangazi Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Botanik Bölümü, Eskişehir, Türkiye)

Alatarım

15 5

Yıl: 2022 Cilt: 21 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 18 - 26 Metin Dili: İngilizce İndeks Tarihi: 05-10-2022

In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey

Öz:

Colchicum belongs to the Colchicaceae family and is naturally distributed in Turkey with 36 taxa. Colchicum species is known for both its medicinal aromatic and ornamental properties. In this study, Colchicum cilicium corms were cultured on RO medium including different dichlorophenoxyacetic acid (2,4- D) concentrations (2,3,4 mgL-1) for in vitro regeneration and developing somatic embryogenesis protocol. Swelling of the corm explants, efficient embryogenic callus and somatic embryo were obtained at RO medium including 4 mgL-1 2,4-D (30%). Embryogenic structures were histologically analyzed and globular, heart-like shape, torpedo stages were identified. Microcorm formation was obtained from the media with 2 mgL-1 2,4-D + 0.05 mgL-1 2iP as (81%) and germination of these microcorm were limited. Somatic embryos were encapsulated for germination and the highest germination rate was detected at 3% Na Alginate including RO medium+ 4mgL-1 2,4-D as 27.8%.

Anahtar Kelime:

Türkiye’de Doğal Olarak Yayılış Gösteren Colchicum cilicium’un In vitro Rejenerasyonu ve Sentetik Tohum Üretimi

Öz:

Colchicum Colchicaceae familyasına aittir ve Türkiye’de 36 tür ile doğal olarak yayılış göstermektedir. Colchicum türleri hem tıbbi aromatic bitki hem de süs bitkisi olarak bilinmektedir. Bu çalışmada Colchicum cilicium kormları farklı dichlorophenoxyacetic acid (2,4- D) konsantrasyonları içeren (2,3,4 mgL-1) RO besi yerinde in vitro rejenerasyon ve somatic embriyogenesis protokolü geliştirmek için kültüre alınmıştır. Korm eksplantlarının şişmesi, etkili kallus oluşumu ve somatic embriyolar 4 mgL-1 2,4-D içeren RO besi yerinde gözlemlenmiştir (30%). Embriyojenik yapılar histolojik olarak analiz edilmiş, globular aşama, kalp benzeri aşama ve torpedo aşaması tanımlanmıştır. Mikro korm oluşumları 2 mgL-1 2,4-D + 0.05 mgL-1 2iP içeren besi yerinde gözlenmiştir (%81)ve mikrokormların çimlenmesi sınırlı kalmıştır. Somatik embriyoların çimlenmesi için enkapsülasyon yapılmıştır ve en yüksek çimlenme oranı 3% Na Alginate RO + 4mgL-1 2,4-D içeren besi yerinde 27% olarak belirlenmiştir.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Aitken-Chritie, J.S., Kozai, T., Takayama S., 1995. Automation in plant tissue culture general introduction and overview. In: Aitken-Christie J, Kozai, T, Smith, MAL., (editors). Automation and environmental control in plant tissue culture. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers; pp. 1–18.
Ara, H., Jaiswal, U., Jaiswal, V.S., 2000. Synthetic seed: prospects and limitations. Current science, 1438-1444.
Blázquez, S., Olmos, E., Hernández, J.A., Hellín, E., Fernández, J.A., Piqueras, A., 2004. Somatic embryogenesis in saffron (Crocus sativus L.): Morphological differentiation and the role of the antioxidant enzymatic system. Acta Horticulturae, 650:261-267. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2004. 650.29.
Daradkeh, N.Q., Shibli, R.A., Makhadmeh, I.M., Alali, F., Al-Qudah, T.S., 2012. Cell suspension and in vitro production of colchicine in wild Colchicum hierosolymitanum Feib. The Open Conference Proceedings Journal, 3: 52-59. https://doi.org/10.2174/1876326X012030 20052.
Ellington, E., Adserias, T., Coma, A., Bastida, J., Viladomat, F., Codina, C.. 1997. Effect of paclobutrazol on in vitro culture of Colchicum autumnale corms. In III International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding, 447:131-134. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1997. 447.18.
Fay, M.F., Chase, M.W., Rønsted, N., Devey, D.S., Pillon, Y., Pires, J.C., Petersen, G., Seberg, O., Davis, J.I., 2006. Phylogenetics of Liliales: summarized evidence from combined analyses of five plastid and one mitochondrial loci. In: Columbus JT, Friar EA, Porter JM, Prince LM, Simpson, MG (Editors), Monocots: Comparative Biology and Evolution (Excluding Poales). Rancho Santa Ana Botanic Garden,Claremont, CA, pp. 559– 565.
Gulsoy-Toplan, G., Göger, F., Yildiz-Peko, A., Gibbons, S., Sariyar, G., Mat, A., 2018. Chemical Constituents of the Different Parts of Colchicum micranthum and C. chalcedonicum and their Cytotoxic Activities. Natural Product Communications, 13:535-538. https://doi.org/10.1177/1934578X180130 0506.
Güner, A., Aslan, S., Ekim, T., Vural, M., Babaç, M.T., 2012. Türkiye Bitkileri Listesi (Damarlı Bitkiler). Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi ve Flora Araştırmaları Derneği Yayını. İstanbul.
Hayashi T, Yoshida K, Sano K. 1988. Formation of alkaloids in suspension-cultured Colchicum autumnale. Phytochemistry, 27(5): 1371-1374. https://doi.org/10.1016/0031- 9422(88)80196-1.
Ipekci, Z., Gozukirmizi, N., 2003. Direct somatic embryogenesis and synthetic seed production from Paulownia elongata. Plant cell reports, 22(1): 16-24. https://doi.org/10.1007/s00299-003-0650- 5.
İzgü, T., Sevindik, B., Çürük, P., Şimşek, Ö., Kaçar, Y.A., da Silva, J.A.T., Mendi, Y.Y., 2016. Development of an efficient regeneration protocol for four Cyclamen species endemic to Turkey. Plant Cell, Tissue and Organ Culture: 127(1): 95-113. https://doi.org/10.1007/s11240-016-1033- 2.
Jung, L.S., Winter, S., Eckstein, R.L., Kriechbaum, M., Karrer, G., Welk, E., Elsässer, M., Donath, T.W., Otte, A., 2011. Colchicum autumnale L. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 13(3): 227-244. https://doi.org/10.1016/j.ppees.2011.04.00 1.
Karabıyık, Ş., Gündeşli, M.A., Eti, S., Kafkas, S., Güney, M., Zarıfıkhosroshahı, M., Kafkas, N.E., 2017. Detection of bud abscission of pistachio via histological analysis. In VII International Symposium on Almonds and Pistachios 1219 : 193-198. 10.17660/ActaHortic.2018.1219.31.
Karalija, E., Parić, A., Muratović, E., 2013. Biochemical status of in vitro regenerated Lilium bosniacum and Lilium cattaniae plantlets. Cent Eur J Biol. 8(9):912–920. doi/10.2478/s11535-013-0213-x/html.
Karlik, E., Değer, M., Üzen, E., Gozukirmizi, N., 2020. Pioneering in vitro studies for callus formation of Colchicum chalcedonicum azn. Trakya University Journal of Natural Sciences, 21(2): 131-137. https://doi.org/10.23902/trkjnat.776974.
Koçak, M., İzgü, T., Sevindik, B., Tütüncü, M., Çürük, P., Şimsek, O., Aka Kaçar, Y., da Silva, J.A.T., Mendi, Y.Y., 2014. Somatic embryogenesis of Turkish Cyclamen persicum Mill. Scientia Horticulturae, 172:26-33. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.03.0 44.
Natarajan, N., Sundararajan, S., Ramalingam, S., Chellakan, P.S., 2020. Efficient and rapid in-vitro plantlet regeneration via somatic embryogenesis in ornamental bananas (Musa spp.). Biologia, 75(2): 317-326. https://doi.org/10.2478/s11756-019- 00358-0.
Özkaya, A., 2021. Bazı Colchicum Türlerinde Somatik Embriyogenesis ve Sentetik Tohum Üretim Protokollerinin Oluşturulması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Adana, 125.
Rudall, P.J., Stobart, K.L., Hong, W.P., Conran, J.G., Furness, C.A., Kite, G.C., Chase, M.W., 2000. Consider the lilies: systematics of Liliales. In: Wilson KL, Morrison DA. (Editors), Monocots: Systematics and Evolution. CSIRO Publishing, Melbourne, pp:347–359.
Sarı, M., 2020. Bazı Colchicum (Acı Çiğdem) Türlerinde Somatik Embriyogenezisin AraĢtırılması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana, 72.
Sevindik, B., 2018. Siklamende Anter ve Ovül Kültürü Yöntemleri ile Haploid Bitkilerin Elde Edilmesi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Adana, 175.
Torres, K.C., 1989. Tissue Culture Techniques for Horticultural Crops. 1st edition, Van Nostrand Reinhold, New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-9756- 8-4.
Ullah, M., Khan, M.S., 2022. Effects of Carbon Sources and Growth Regulators on the Tissue Culture of Sugarcane. Sarhad Journal of Agriculture, 38 (1). https://dx.doi.org/10.17582/journal.sja/20 22/38.1.312.321.
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.
Vinnersten, A.R., Reeves, G., 2003. Phylogenetic relationships within Colchicaceae. Am. J. Bot., 90 (10): 1455–1462. https://doi.org/10.3732/ajb.90.10.1455.
Yoshida, K., Hayashi, T., Sano, K., 1988. Colchicine precursors and the formation of alkaloids in suspension-cultured Colchicum autumnale. Phytochemistry, 27:1375-1378. https://doi.org/10.1016/0031- 9422(88)80197-3.

APA	yalcin mendi y, Özdemir M, Uğur S, SEVİNDİK B, İzgü T, Kaya E, Tütüncü M, Curuk P, Şimşek Ö, Koyuncu O (2022). In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. , 18 - 26.
Chicago	yalcin mendi yesim,Özdemir Muhammet Şamil,Uğur Senem,SEVİNDİK BAŞAR,İzgü Tolga,Kaya Ergun,Tütüncü Mehmet,Curuk Pembe,Şimşek Özhan,Koyuncu Onur In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. (2022): 18 - 26.
MLA	yalcin mendi yesim,Özdemir Muhammet Şamil,Uğur Senem,SEVİNDİK BAŞAR,İzgü Tolga,Kaya Ergun,Tütüncü Mehmet,Curuk Pembe,Şimşek Özhan,Koyuncu Onur In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. , 2022, ss.18 - 26.
AMA	yalcin mendi y,Özdemir M,Uğur S,SEVİNDİK B,İzgü T,Kaya E,Tütüncü M,Curuk P,Şimşek Ö,Koyuncu O In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. . 2022; 18 - 26.
Vancouver	yalcin mendi y,Özdemir M,Uğur S,SEVİNDİK B,İzgü T,Kaya E,Tütüncü M,Curuk P,Şimşek Ö,Koyuncu O In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. . 2022; 18 - 26.
IEEE	yalcin mendi y,Özdemir M,Uğur S,SEVİNDİK B,İzgü T,Kaya E,Tütüncü M,Curuk P,Şimşek Ö,Koyuncu O "In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey." , ss.18 - 26, 2022.
ISNAD	yalcin mendi, yesim vd. "In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey". (2022), 18-26.

APA	yalcin mendi y, Özdemir M, Uğur S, SEVİNDİK B, İzgü T, Kaya E, Tütüncü M, Curuk P, Şimşek Ö, Koyuncu O (2022). In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. Alatarım, 21(1), 18 - 26.
Chicago	yalcin mendi yesim,Özdemir Muhammet Şamil,Uğur Senem,SEVİNDİK BAŞAR,İzgü Tolga,Kaya Ergun,Tütüncü Mehmet,Curuk Pembe,Şimşek Özhan,Koyuncu Onur In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. Alatarım 21, no.1 (2022): 18 - 26.
MLA	yalcin mendi yesim,Özdemir Muhammet Şamil,Uğur Senem,SEVİNDİK BAŞAR,İzgü Tolga,Kaya Ergun,Tütüncü Mehmet,Curuk Pembe,Şimşek Özhan,Koyuncu Onur In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. Alatarım, vol.21, no.1, 2022, ss.18 - 26.
AMA	yalcin mendi y,Özdemir M,Uğur S,SEVİNDİK B,İzgü T,Kaya E,Tütüncü M,Curuk P,Şimşek Ö,Koyuncu O In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. Alatarım. 2022; 21(1): 18 - 26.
Vancouver	yalcin mendi y,Özdemir M,Uğur S,SEVİNDİK B,İzgü T,Kaya E,Tütüncü M,Curuk P,Şimşek Ö,Koyuncu O In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey. Alatarım. 2022; 21(1): 18 - 26.
IEEE	yalcin mendi y,Özdemir M,Uğur S,SEVİNDİK B,İzgü T,Kaya E,Tütüncü M,Curuk P,Şimşek Ö,Koyuncu O "In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey." Alatarım, 21, ss.18 - 26, 2022.
ISNAD	yalcin mendi, yesim vd. "In vitro Regeneration and Synthetic Seed Production of Colchicum cilicicum Grown Naturally in Turkey". Alatarım 21/1 (2022), 18-26.