Kahvede somatik embriyogenezin kontrolü henüz tam olarak kurulmamıştır. Coffea Arabica’da somatik embriyogenez oluşumunu kontrol eden faktörlerin bilinmesi, özellikle doğrudan rota olmak üzere, uygulamasının geliştirilmesine olanak tanır. Türün somatik embriyojenezi için yüksek veya düşük kapasite, eksize edilen bitkide, genişlemesinin doğasında olan yeterli hücrelerin varlığı veya yokluğu ile ilgilidir. Somatik genetik potansiyelin sürdürülmesi, yerleşik ve yetkin hücre çoğalmasını sürdüren koşulların kullanılmasını gerektirir.
Somatik embriyonik gelişim, rejenerasyon kapasitesi, eksplante bitki donör bitkinin gelişim aşaması, bitki donör bitkinin fizyolojik koşulları ve bitki ile ilgili vejetatif konum ile ilgilidir. Bununla birlikte, in vitro kültür koşulları ve esas olarak bitki büyüme düzenleyicileri gibi diğer faktörlerle de ilişkilidir. Mevsimler, tarladaki sekiz C. arabica genotipinin kesilmiş bitkilerinin dolaylı somatik embriyojenez tepkisini etkiler. Eksize edilen bitki sonbahar ve kış aylarında ilkbahar ve yaza göre daha fazla somatik embriyo üretir.
İçindekiler
Laboratuvar kültürü koşul faktörleri
Somatik embriyonik gelişim, kahve yetiştirme programlarına katkıda bulunur. Bu, bütünün hücresel kavramına dayanan eşeysiz bir üreme sürecidir. Bitki dokusunun her bir haploid veya somatik hücresi, eksiksiz, işlevsel bir bitki oluşturmak için gerekli genetik bilgiye sahiptir. Somatik embriyonik gelişim dolaylı veya doğrudan gerçekleşebilir. Arabica kahve genotipleri doğrudan, dolaylı veya her ikisine de yanıt verebilir. Bu türde, dolaylı somatik embriyogenez iki aşamadan oluşur: ontogenez ve embriyogenez, doğrudan yol ise gametogenez olmadan bir aşamada gerçekleşir. Genel olarak kahvede, dolaylı yol oksin ve sitokinin tarafından ve sadece doğrudan yol yoluyla sitokinin tarafından uyarılır. Bu kahve türünün genotipleri, genellikle dolaylı olarak daha yüksek somatik embriyo üretimi ile kolayca yanıt verir. Ancak düşük embriyo üretimi sağladığı ve işlem uzun sürdüğü için doğrudan etkisizdir.
ışık
C. arabica’nın indirekt somatik embriyojenezi sürecinde, kireçler ışığın varlığında veya yokluğunda uyarılır ve başlatılır. Ancak, ışığın yokluğunda depolanırsa daha büyük bir boyuta ulaşır. Bu kahve çekirdeklerinin boyutları her ay kademeli olarak artmakta ve 30 mm büyüklüğe kadar ulaşabilmektedir. Doğrudan rotada, C. arabica eksplantları da ışık varlığında tepki vermeyi zor bulmaktadır. Böylece, eksize edilen bitkilerin kenarlarında, ışık varlığında veya yokluğunda boyut ve şekil olarak değişmeden kalan, embriyonik yapılar adı verilen küçük yapılar oluşur.
artan sıcaklık
Üreme sıcaklığı, somatik embriyonik gelişimin tepkisini etkileyebilen başka bir faktördür. Catuaí çeşidinin ve iki melezin yaprak eksplantları, 25 °C’ye kıyasla 30 °C’de daha yüksek embriyo somatik oluşumu gösterir.
Bitki büyümesinin düzenlenmesi
Çeşitli çalışmalar, bitki düzenleyicilerin, bu konuda en çok araştırılan yönü olan kahve yaprağı eksplantlarında somatik embriyogenezi kontrol etmede çok önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Genellikle önceden mevcut olan bir Arabica, oksin veya sitokin karışımı bu suş için iyi çalışır. Bu yolda, oksin 2,4 D, C. arabica yaprak eksplantlarında callogenesis’i indüklemek için önemli ölçüde kullanılmıştır. Bu oksin, güçlü bir oksin olarak kabul edilir ve ayrıca anterleri ve rizomları uyarmak için kullanılır.
Çoğu çalışma, oluşumunu engelleme eğiliminde olduğu için oksin içermeyen sitokin yolunun doğrudan indüksiyonunu kullanır. Bununla birlikte, doğrudan yol yanıtının etkinliği, kullanılan sitokinin tipine ve konsantrasyonuna bağlı olarak değişebilir. Bir pilot çalışma, 5-M dozunda 6-BA’nın C. arabica oblongata’da doğrudan yol indüksiyonu ile birleştiğini bildirdi.
Somatik embriyoların oluşumu, tümü 5-M konsantrasyonunda çeşitli sitokinler, 2-iP, ZE, Ki ve 6-BA ile takviye edilmiş MS ortamında aşılanan C. canephora bitkilerinden de elde edildi. Eksize edilen bitkiler, tüm sitokinlerin varlığında somatik embriyolar oluşturur, ancak tepkiler sitokin tipine göre değişir ve 2-iP, ZE, Kin ve 6-BA’dan daha verimlidir. Bir çalışmada farklı konsantrasyonlarda kullanılan oksinlerin bu genotiplerin somatik embriyonik gelişimini direkt olarak engellediği bulunmuştur. Başka bir çalışmada Zeatin, C. canephora eksplantlarında doğrudan bir yol tepkisi oluşturdu. Başka bir çalışmada, 7,5 ve 10 μM’lik 2-iP konsantrasyonlarının, 2,5 ve 5 μM’lik dozlardan daha somatik fetüsleri desteklediği bulundu.
Sentetik sitokin 6-benzilaminopurin ayrıca Café Arabica eksplantlarında doğrudan yolu uyarma yeteneğine de sahiptir. 30-M konsantrasyonunda kullanılan 6-BA, 10 ve 20 M üzeri Mondo Novo DC Arabica yaprak eksplantlarında somatik embriyo üretiminde artışa neden olmuştur. Ancak 6-BA konsantrasyonu yüksek olmasına rağmen embriyo üretimi azalmış ve süreç uzun süre devam etmiştir. Bununla birlikte, bu sonuç ilginçtir, çünkü 6-BA, zeatin ve 2-iP’den daha ucuz ve daha kolay bulunabilen bir sentetik sitokindir, bu da klonal fide oluşturma maliyetini düşürmeye yardımcı olur. Sitokin TDZ ayrıca M. arabian’ın somatik embriyolarının doğrudan rejenerasyonunu indüklemek için kullanılmıştır. Kültivar IAPAR 59 ve C. arabica hibrit Sachimor’un yaprak eksplantları, 2.27 konsantrasyonlarında TDZ varlığında somatik embriyogeneze doğrudan bir tepki gösterdi.
Literatür, kahveye giden doğrudan yolun yalnızca sitokinlerin varlığında meydana geldiğinin iyi bir şekilde kurulduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, bu türün kesilmiş bitkilerinin oksin varlığında somatik embriyolar oluşturduğu çalışmaları bulmak da mümkündür. Acaia Cerrado kültivarının kesilmiş bitkileri, kinetin, GA3 ve NAA ile desteklenmiş monokültür ortamında büyütüldüklerinde somatik embriyolar oluşturdular. Başka bir çalışmada, doğrudan yola gönderilen ekstrakte edilmiş Mundo Novo bitkileri yalnızca 2-iP ile karşılaştırıldı. Bu karşılaştırmada brasinosteroid konjuge 2-iP tedavisine yanıt olarak somatik embriyo üretiminde artış gösterdiği bulunmuştur. Öte yandan, sitokinler olmaksızın yalnızca brassinosteroidlerle tedavi edilen eksize edilmiş bitkiler, herhangi bir somatik embriyo oluşumu olmaksızın yalnızca embriyonik yapılar oluşturmuştur.
stres faktörü
Stresörler, farklı türlerde embriyonik yeterliliğin kazanılmasını arttırmakla ilişkilidir. Stresli koşullar, farklı türlerde embriyonik yetkinliğin kazanılmasını da etkileyebilir. Çalışmalar, somatik embriyojenez oluşumunun, kesilmiş bitkilerin bazı yüksek yoğunluklu stresörlere veya yüksek konsantrasyonlu bitki büyüme düzenleyicilerine maruz kalmasıyla yakından ilişkili olduğunu göstermektedir. Ozmotik stres tedavileri, eksize edilen bitkinin ortamını değiştirir. Dokuların ve organların gelişim koşullarındaki bu değişiklik, hücrelerin gelişim süreçlerinde değişikliklere uğramasını sağlayan ve onları somatik embriyogenezin endüktif sinyalleri için nitelendiren östrusu temsil edebilir. Bu nedenle, stres indüksiyon sisteminin iki aşaması vardır: embriyonik yetkinliğin kazanılması ve somatogenezisin embriyogenezi.
Farklı türlerde bulunan tepkilerden, bir stres indüksiyon sisteminin daha somatik embriyoların oluşumuna yol açabileceği gösterilmiştir. Bununla birlikte, kontrolü ve etki şekli bilinmemektedir ve bu husus, kahve bitkilerinin yetiştirilmesinde çok az çalışılmıştır. Doğrudan somatik embriyogenez için eklenen Canephora eksplantlarının, 3 g agar ile desteklenmiş ortamda 6 g içeren ortama göre daha fazla sayıda embriyo ürettiği doğrulandı. Bu bulgu, bir kültürün ozmotik potansiyelini değiştirmenin somatik embriyogenez kapasitesini destekleme eğiliminde olduğunun dolaylı kanıtıdır. Başka bir çalışmada, kültür ortamının ozmotik konsantrasyonundaki bir değişikliğin, embriyonik gelişimin tepkisini etkilediği bulundu. %7 PEG 6000 kullanımı, C. arabica AC1 genotiplerinin yaprak eksplantlarında ve Mundo Novo kültivarında, %5 PEG 6000 kullanımına göre daha fazla somatik embriyo oluşumuyla sonuçlandı. Bu reaktif, yüksek moleküler ağırlıklı ve inerttir. İyoniktir, toksik değildir, suda çözünür, bitki hücreleri tarafından emilmez ve bir kültür ortamına eklendiğinde ozmotik kapasiteyi değiştirir.
Somatik embriyonik gelişim, kahve mahsulüne hem ıslah programları hem de üretim zinciri açısından katkıda bulunur. Kahve genotiplerinde somatik embriyogenezi kontrol eden faktörler hakkında çok az şey bilinmektedir. Bununla birlikte, bitki hormonlarının bu oluşum sürecini kontrol altında tuttuğu bilinmektedir. Ayrıca araştırmalar, kahve telvelerinde gelişim durumu sırasında uygulanan çevresel faktörlerin ve stres faktörlerinin somatik embriyonik gelişimin kontrolünde rol oynadığını göstermiştir.
kaynak:
media.neliti.com/media/publications/63679-EN-direct-and-indirect.pdf
scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]