Çoğaltmada in vitro kültürlerin kullanılması

Dergi adı: Türktarım Yılı:  Sayısı: 128

Bilim, binlerce yıldır insanoğlunun gözlem ve denemeleri neticesinde hızlı bir gelişme göstermektedir.  İcatlar; imkanlar nispetinde uygulamaya aktarılmış, aktarılmakta ve aktarılması için de çalışmalar olanca hızıyla sürmektedir.

Özellikle içinde bulunduğumuz 20. yüzyılda teknolojinin baş döndürücü bir hızla gelişmesi hayatımızı oldukça kolaylaştırmaktadır. Her sektör kendi aktivasyonu ve kapasitesi oranında yeni teknolojiler üretebilmekte ve bunlar uygulamaya aktarılabilmektedir. Tarım biliminde de gen mühendisliğine, gen kopyalamalarına kadar gelen bu teknoloji, birçok yönleriyle kolaylıklar sağlamıştır.

Giderek artan dünya nüfusu ve buna doğrudan bağlı olan gıda ihtiyacı karşısında dünya tarım alanlarının sınırlı oluşu, daha fazla genişletilme olanaklarının olmayışı, insanoğlunu yeni arayışlara itmiştir. Tüketim alışkanlıklarının da farklılaşması sonucu bu mahdut alanların daha verimli kullanılması zorunlu hale gelmiştir.

Birim alanın daha verimli kullanılması için yapılan ilk çalışmalar ürün üzerinde yapılmıştır. Sulama, gübreleme vs. gibi bakım uygulamalarıyla verim bir miktar arttırılmıştır. Daha sonraları standart çeşit kullanımı, anaç kullanımı vs. ile devam eden verim artırma çalışmalarını kalite unsurları üzerinde yapılan çalışmalar takip etmiştir. Verim ve kalitesi yüksek, çevre koşullarına adaptasyon kabili yetine sahip ve hastalık-zararlılara dayanıklılığa sahip yeni çeşit elde edilmesi için çalışmalara başlanmıştır. Bu çalışmaların yanında çoğaltmada ve yetiştirmede kolaylık için geleneksel yöntemlerin yerine, birim alandan maksimum yararlanmanın yolları aranmakta, bunlar da hızlı bir şekilde uygulamaya aktarılmaktadır. Bu yöntemlerden biri de doku kültürü yöntemleridir.

Mikroçoğaltım  teknikleri veya in vitro kültürler; diğer klasik üretim yöntemlerinden farklı olarak, bit kinin çeşitli kısımlarından alınan meristen, sürgün ucu, anter, embriyo gibi eksplantların sterilize edildikten sonra organik ve inorganik çeşitli maddeleri içeren steril gıda ortamlarında (in vitro ortamlarda) ve  uygun  çevre koşullarında kültüre   alınması ve bu ortam içinde bu    eksplantları bitkiciklere dönüştürme işlemidir   (Çelik 1998).

Bu yöntemle;    kısa sürede sağlıklı ve   çok   sayıda bitki materyali elde edilmesi,   geleneksel yöntemlerle  kolay çoğaltılamayan bitkilerin çoğaltılması, yıl boyu üretim yapılabilmesi, patojenlerden ari bitki eldesi, ıslah amacıyla genotipik farklılıkların oluşturulması, anter ve polen kültürüyle haploid bitkilerin üretilebilmesi seleksiyon kolaylığı, ıslah süresinin kısaltılması, yeni melezlerin hızlı bir şekilde çoğaltılabilmesi ve bitki gen kaynaklarının muhafazası sağlanır (Çelik ve ark. 1999; Ataseven ve Uzun 1996; Gönülşen 1987). İn vitro kültürler; hücre kültürünü, embriyo kültürünü, organ kültürünü, anter kültürünü, doku kültürünü ve meristem kültürlerini kapsar.

Vegetatif çoğaltım amacıyla üretimde kullanılması, klasik yöntemlere göre daha avantajlıdır. Başta süs bitkilerinde olmak üzere başarıyla kullanılabilmektedir. Yine turunçgillerde virüsten arındırılmış bitki eldesi için nuseller embriyonun doku kültürlerinde yetiştirilmesi ile fidan eldesi de yoğun olarak kullanılmaktadır.

Bunların yanında birçok bitki türünde başarılı bir şekilde uygulanabilen bu yöntemle yaklaşık olarak Hollanda’da 80 milyon, Fransa’da 40 milyon, Tayland’da 35 milyon, İtalya’da 30 milyon, Belçika’da 23 milyon, İngiltere’de 20 milyon, Avustralya’da 18 milyon, Polonya’da 15 milyon, Almanya’da 10 milyon, Japonya’da 10 milyon, Malezya’da 8 milyon, İspanya’da 7 milyon, Endonezya’da 6 milyon bitki üretilmiştir (Çağlar 1997).

In vitro kültürlerle virüssüz bitki eldesi sağlanabilmektedir. Kuramsal olarak, hücre bölünmesinin çok hızlı olduğu, hücrelerin Çok aktif olduğu meristematik bölgelere virüs giremez (Gürsan ve Nogay 1999). Aynı zamanda özellikle meristem ve sürgünucu kültürleriyle sıcaklık ve ışık uygulamaları virüs eliminasyonunda başarılı sonuçlar vermiştir. Sıcaklık uygulamasında bulaşık olan bitkiler önce artan sıcaklıklara maruz bırakılmakta, sonra meristem uçları kültüre alınmaktadır. Çilekte meristem ve sürgünucu kültürü ile termoterapi kombine edilmiş, stravvbery mild’e karşı % 100 başarı sağlanmıştır. Yine muzda cucumovirüse karşı kemoterapi ile yapılan kombinasyonda % 100 başarı sağlanmıştır.

İn vitro kültürlerle, klasik çoğaltma yöntemlerine göre çok daha hızlı üretim yapılabilmektedir. Çoğaltma katsayısı oldukça yüksek olan bu yöntemle tek bir damızlık bitkiden özellikle diğer yöntemlerle üretilmesi zor olan bitkilerden hızlı bir klonal üretim yapmak mümkündür. 1 -2 yıl gibi kısa bir sürede tek bir damızlık bitkiden 2-3 milyon yeni bitki elde etmek mümkündür (Çelik 1998). Bu şekilde özellikle yeni ıslah edilen çeşitlerde eldeki sınırlı materyalden çok sayıda yeni birey eldesi mümkündür. Süs bitkilerinde de bu amaçla yaygın olarak kullanılmaktadır. Hem diğer yöntemlere göre çok daha hızlı ve daha  ekonomiktir. Hem de vegetatif yöntemlerle çoğaltılan diğer bitkilere göre bazı avantajlar sağlamaktadır. Mesela in vitro bitkiler daha iyi bir genotip göstermekte, sürgün oluşturma ve çiçek verimi konusunda daha verimli olmakta, daha uzun çiçek sapına sahip olmakta, daha erken çiçek açmakta ve ticari anlamda homojen ürün elde edilebilmektedir (Mansuroğlu ve Altan 1999).

Bitki ıslahında klasik yöntemlerle melezlenemeyen, normal olarak uyuşmazlık gösteren bazı türlerin melezlenmesi, yeni genomların elde edilmesinde de başarılı olarak kullanılabilmektedir. Buğdaygillerde bu konuda başarılı çalışmalar yapılmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Somatik melez hücre hatları, hücre süspansiyon kültürlerinden izole edilen protoplastların kaynaşmasından elde edilmiştir. Protoplast kaynaşmasının en büyük yararının da sitoplazmik erkek kısır hatların üretiminde olacağı bilinmektedir (Bürün 1996).

Ayrıca in vitro kültürlerde veya bu uygulamaların mutagen uygulamalarıyla kombine edilmesi sonucu çok geniş bir varyasyon sağlanabilmekte ve bunun içinden de elverişli bitkilerin seçimi ıslahçılara büyük kolaylık sağlamaktadır (Özzambak ve ark. 1999).

Son yıllarda hızla kaybolan bitki gen kaynaklarının da muhafazası bu yöntemde sağlanabilir. Özellikle süs bitkilerinde, doğada var olan stoklar hızla   sökülmekte fakat bu sökülen bitkilerin vegetatif olarak üretimleri yavaş olmaktadır. Daha fazla bitki için bu defa tabiat daha fazla tahrip edilmektedir. Bitkinin hayat döngüsünün uzun ve çoğalma oranının düşük olması nedeniyle var olanı sökmek yerine bitkiyi üretmeye yönelik hızlı ve kontrollü çoğaltım yöntemlerinin kullanılması zorunlu hale gelmiştir (Ellialtıoğlu ve ark. 1999). Bu amaçla in vitro kültürler yoğun olarak kullanılmaktadır.

Kullanılan eksplant ve kültürün yanında kültür ortamı da önemlidir. Mikroüretimin farklı safhalarında amaca göre ortamlar da değişmektedir. Meristem kültürünün ilk uygulandığı 1940’lı yıllarda White ortamı kullanılmış, daha sonraları yapılan çalışmalarda ise Murashige-Skoog ortamlarının daha başarılı olduğu tesbit edilmiştir. Daha sonra bu ortamlarda değişik modifikasyonlar ve bu ortamlarla kombinasyonlar yapılarak yapılan uygulamalarda da başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Gelişmenin başlatılması, sürgün oluşturma, kök oluşturma gibi her safhada farklı yoğunluk ve oranda büyümeyi düzenleyiciler kullanılmaktadır. Bu konu üzerinde yıllardır birçok çalışma yürütülmüştür, hala da çalışmalar devam etmektedir. Sitokininler (BAP) hücre bölünmesini uyararak; oksinler (NAA, IAA) ise düşük düzeyde hücre büyümesini ve yüksek konsantrasyonlarda hücre bölünmesini uyararak sürgün oluşumunu sağlarlar. Bu iki grup büyüme düzenleyicisi arasındaki   denge   oldukça önemlidir. Amaca yönelik denge kurulamazsa dokular ölebilir veya sürekli kallus oluşturarak amacın dışına çıkabilir. Köklenme aşamasında ise engelleyici rol oynadıkları için oksinler ve sitokininler ortamda ya çok az düzeyde olmalı, ya da hiç bulunmamalıdır (Çelik 1998).

Kök oluşumu da tamamlanmış bitkilerin saksılara alınma ve dış koşullara alıştırılması da oldukça önemlidir.

Asmada anter kültürü (Çelik ve ark. 1999).

Çünkü tamamen steril ortamda oluşan ve büyüyen bu bitkicikler çevre şartlarına karşı oldukça duyarlıdır, kök sistemleri çok kuvvetli değildir. Yüksek oranda nem içeren ortamlarda yetiştirildiklerinden, anatomik olarak yüksek nemde yetiştirmeye elverişli bir biçimde gelişmiştir. Bu sebeple, öncelikle fazla su kaybının önleneceği bir ortam hazırlanmalı, bu çevre şartları sağlanmalıdır.

Şekik 5. Asmada protoplast kültürü (Çelik ve ark. 1999)