Achillea gypsicola türünde kallus kültürü ile sekonder metabolit üretim potansiyelinin belirlenmesi

Abstract

Türkiye, tıbbi ve aromatik bitki çeşitliliği ve endemizm açısından oldukça zengin bir ekolojiye sahiptir. Tıbbi ve aromatik bitkiler ülkemizde çoğunlukla doğadan toplandıkları için, doğal flora tahrip edilmekte ve endemik türler zamanla yok olma tehlikesine girmektedir. Ayrıca doğadan toplanan bitkilerden, yeterli miktarda ve istenilen kalite standartlarında sekonder metabolit üretimi çok zor, hatta mümkün değildir. Son yıllarda, tıbbi ve aromatik bitkilerden in vitro şartlarda sekonder metabolit üretiminin giderek önem kazandığı bilinmektedir. Bu çalışma, Türkiye endemiği Achillea gypsicola türünde, hücre süspansiyon kültürlerine çeşitli abiyotik ve biyotik elisitörler uygulanarak, sekonder metabolit birikiminin artırılması amacıyla yürütülmüştür. Doğal floradan toplanan bitki tohumlarından elde edilen in vitro bitkiler eksplant kaynağı olarak kullanılmıştır. Yaprak ve gövde eksplantları farklı büyüme düzenleyicileri (BAP, 2,4-D, NAA, IAA, IBA, KIN) içeren iki besi ortamında (MS, B5) kültüre alınmış, kallus oluşumu sağlanarak, hücre süspansiyon kültürleri elde edilmiştir. Hücre süspansiyon kültürlerine, biyotik (kitosan ve maya ekstraktı) ve abiyotik (ışık, kadmiyum klorit, gümüş nitrat, metil jasmonat, sorbitol ve salisilik asit) elisitörler uygulanmış ve toplam fenolik madde, toplam flavanol, toplam flavonol, toplam antosiyanin ve kamfor analizleri yapılmıştır.Çalışma sonunda, Achillea gypsicola türünde, hücre süspansiyon kültürü çalışmaları için en uygun besi ortamının B5, besi ortamına ilave edilecek hormon kombinasyonunun 0.5 mg/l BAP+0.5 mg/l NAA ve eksplant kaynağının ise gövde segmenti olduğu belirlenmiştir. Sekonder metabolit birikiminin teşvik edilmesi kapsamında yapılan elisitör uygulamaları arasında, ışık uygulamalarının toplam fenolik madde, flavanol ve flavonol miktarını diğer uygulamalara göre daha fazla artırdığı tespit edilmiştir. Diğer taraftan, antosiyanin (0.0122 mg/g YHA) ve kamfor (2.4572 µg/g) birikiminin en fazla olduğu stres elisitörü olarak maya ekstraktı dikkati çekmiştir. En yüksek kamfor birikiminin gerçekleştiği 100 mg/l'lik maya ekstraktı uygulaması, başlangıç kültürüne göre, kamfor birikiminde % 831 gibi çok yüksek bir artış sağlamıştır.

Turkey has a rather rich ecology in terms of medicinal and aromatic plant diversity and also endemism. Since medicinal and aromatic plants are mostly collected from nature in our country, natural flora is destroyed and endemic species are in danger of extinction over time as well. Besides, producing secondary metabolites, in sufficient quantity and with the desired quality standards, from the plants collected from nature is extremely difficult or even not possible. In recent years, it is known that in vitro production of secondary metabolites from medicinal and aromatic plants is increasingly important. This study was carried out to increase accumulation of secondary metabolites by applying various abiotic and biotic elicitors to cell suspension cultures in endemic Achillea gypsicola species of Turkey. In vitro plants, obtained from seeds at the plants collected from natural flora were used as explant source. Leaf and stem explants were cultured in two growing media (MS, B5) containing different growth regulators (BAP, 2,4-D, NAA, IAA, IBA, KIN) and after callus formation the cell suspension cultures were obtained. The cell suspension cultures were subjected to biotic (chitosan and yeast extract) and abiotic (light, cadmium chloride, silver nitrate, methyl jasmonate, sorbitol and salicylic acid) elicitors and total phenolic substance, total flavanol, total flavonol, total anthocyanin and camphor contents were analyzed. At the end of the study, it was determined that the most suitable medium for the cell suspension culture studies was B5, the hormone combination to be added to the medium was 0.5 mg / l BAP + 0.5 mg / l NAA, and the explant source was stem segment in Achillea gypsicola species. Among the elicitor applications used in the scope of promoting accumulation of secondary metabolites, it was found that the light applications increased the total amount of phenolic substance, flavanol and flavonol more than the other applications. On the other hand, yeast extract was noted as the stress elicitor with the greatest accumulation of anthocyanin (0.0122 mg/g YHA) and camphor (2.4572 μg/g). The application of a 100 mg/l yeast extract producing the highest camphor accumulation resulted in a very high increase of 831 % in camphor accumulation, compared to the initial cultures.