Doç.Dr. Yıldız AKA KAÇAR

EMBRİYO KÜLTÜRÜ

Yüksek bitkilerin tohumlarından ve tohumtaslaklarından embriyoların izole edilerek belliortamlarda kültüre alınmasına embriyo kültürüdenir.denir.

Bitki embriyolarının kültürü ile ilgili ilk çalışma,Hanning (1904) tarafından olgun embriyoların (2mm) mineral tuz ve şeker içeren basit bir ortamdakültüre alınması ve bitkicik geliştirmesi şeklindegerçekleştirilmiştir.

İki tip embriyo kültürü bulunmaktadır:

1.Olgun tohum embriyolarının kültürü: Bu kültür oldukçakolaydır ve basit bir kültür ortamı ile başarılı sonuçalınmaktadır. Böylece embriyonik büyümeyi incelemekve büyüme dönemlerini ortaya koymak, dormansi veçimlenmenin metabolik ve biyokimyasal ayrıntılarınıanaliz etmek mümkün olmaktadır.çimlenmenin metabolik ve biyokimyasal ayrıntılarınıanaliz etmek mümkün olmaktadır.

2.Olgunlaşmamış erken bölünme fazındakiproembriyoların kültürü: Bu tip kültür erken embriyodönemlerinden itibaren embriyoların besinihtiyaçlarının ortaya konulmasını ve faklılaşmasınısağlamaktadır. Embriyoların izolasyonu oldukça zor biriştir bu nedenle güç olan bir kültür yöntemidir.

Embriyo kültüründe, gelişen tohumdan veyatohum taslağından olgun döneme yakın birdönemdeki embriyolar izole edilirse bu embriyolarototrofiktir ve enerji kaynağı içeren basit birinorganik ortamda gelişebilir.inorganik ortamda gelişebilir.

Olgunlaşmamış embriyoları kültüre almada iseonların büyüme ve gelişmesine destek olabilecekbir kültür ortamı belirlemek çok önemlidir.

� Zigotik embriyolar bitki doku kültürlerindeeksplant olarak sık sık kullanılmaktadır. Örneğinkallus kültürlerini başlatmada embriyolar çokyoğun olarak kullanılmakta ve bazı melezlerdeuyuşmazlık engelini aşmak için de embriyo kültürüuygulanmaktadır.

Doğada eşeysel melezlerin elde edilmesini sınırlayan ve kısırlıklasonuçlanan uyuşmazlıklar söz konusudur. Bunlar;

1. Pre-zigotik uyuşmazlık: Polen çimlenmesi ve/veya polen tüpübüyümesi önlenir. Bu durumda zigot asla meydana gelmez. Buuyuşmazlık laboratuvarda in vitro tozlama olarak isimlendirilentekniğin kullanılması ile aşılabilmektedir.

2. Post-zigotik uyuşmazlık: Zigot meydana gelir fakat endospermtarafından kabul edilmez. Böyle bir durumda embriyo beslenemezve düşer. Bu sorun hibrit embriyonun in vitro kültürü ile birçokbitki türlerinde giderilebilmektedir. Bu sorunun giderilmesineyönelik olarak kullanılan embriyo kültürü “embriyo kurtarma”olarak belirtilmektedir. Embriyo kültürünün en önemli uygulamaalanlarından biri de bu şekilde embriyo kurtarma tekniğidir.

� Zigotik embriyo kültürünün en yararlı ve günceluygulama alanı istenen özellikleri taşıyan nadirbitkilerin yetiştirilebilmesidir.

Embriyo Transplantasyonu

Embriyo KültürüEmbriyo Kültürü

Embriyo Kültürü İçin Gereksinimler

� Besin ortamı bileşimi� mineral maddeler� karbonhidrat ve osmatik basınç� aminoasit ve vitaminler� aminoasit ve vitaminler� doğal bitki ekstraktları� bitki büyüme düzenleyicileri� Kültür koşulları

Embriyo Kültürünün Uygulama Alanları

1. Biyolojik Temel Çalışmalarda Embriyo Kültürü

2. Tohumun Çimlenmemesi Durumunda Embriyo Kültürü

3. Islah süresini Kısaltmada Embriyo Kültürü

4. Yaşamayan Embriyoların Kurtarılmasında Embriyo Kültürü

5. Embriyo Kültürü ile Haploid Bitkilerin Üretilmesi

6. Embriyo Kültürü ile Tohum Canlılıklarının Hızlı TestEdilmesi

7. Embriyo Kültürü ile Ender Bitkilerin Çoğaltılması

Biyolojik Temel Çalışmalarda Embriyo Kültürü

a) Embriyo kültürü temel embriyogenesisi çalışmak içiniyi bir olanaktır. Embriyogenesisdeki çeşitli dönemlerbu yolla analiz edilebilmektedir.

b) Embriyo kültürü ile embriyonal büyüme ihtiyaçlarıb) Embriyo kültürü ile embriyonal büyüme ihtiyaçlarıbelirlenmektedir. Kısaca embriyo kültürü, normalembriyogenesis için uygun besin isteklerinibelirlemek, beslenmenin ve fitohormonların etkisiniortaya koymak için iyi bir araçtır.

c) Zigotik embriyoların kültürü, hotum taslağındakiembriyonun büyümesindeki koşulları belirlememizisağlamaktadır.

Tohumun Çimlenmemesi Durumunda Embriyo KültürüTohum dormansisi ve tohum sterilitesi embriyo kültürü ile

kırılabilmektedir. Bazı türlerdeki tohum dormansisiembriyoyu çevreleyen yapıda var olan kimyasalengelleyiciler veya mekaniksel dayanıklılık nedeniyledir.Böyle durumlarda da embriyoların izole edilip besinortamında kültüre alınması ile dormansi ortadankaldırılmaktadır.kaldırılmaktadır.

Tohum sterilitesi embriyoyu çevreleyen yapıların uyuşmazlığınedeni ile olabilir. Böyle durumlarda da embriyo kültürü ilecanlı fideler elde edilmektedir. Çimlenme için parazitleringerekli olduğu durumlarda da in vitro’da parazite gerekolmadan çimlenme gerçekleşebilmektedir.

Islah süresini Kısaltmada Embriyo Kültürü

Bahçe bitkilerinde nadiren de olsa ıslah çalışmalarıtohumların dormansi periyotları nedeniyleuzamaktadır. Embriyoların besin ortamındageliştirilmesi ile bu süre kısaltılabilmektedir.Dormansiye sebep olan faktörler, tohum kabuğu veendosepermdeki endogen inhibitörlerdir.Dormansiye sebep olan faktörler, tohum kabuğu veendosepermdeki endogen inhibitörlerdir.

Sert tohum kabuğu nedeniyle çimlenmenin geciktiğidurumlarda da embriyo kültürü ile çimlenmehızlandırılmaktadır. Olgun olmayan embriyolarınizolasyonu ve kültürü ile de ıslah programıkısaltılmaktadır.

Poliembriyonik Türlerde Nüsellar Embriyolar Tarafından Baskılanan Zigotik Embriyonun Yaşatılmasında Embriyo Kültürü

Citrus türlerinde embriyo kesesinin içinde sadece zigotikembriyo değil, nusellar dokudan oluşan nusellarembriyolar da bulunabilmektedir.

Poliembriyoni adı verilen bu durumda tohumçimlendiğinde birden fazla bitkicik gelişir, genelde deçimlendiğinde birden fazla bitkicik gelişir, genelde dezigotik embriyonun yaşama şansı azalır. Embriyokültürü sayesinde embriyolar tohumun içinde ayrı ayrıalınabilir ve zigotik embriyoyu elde etmek mümkünolur. Islah çalışmaları açısından zigotik embriyonunönemi büyüktür.

Yaşamayan Embriyoların Kurtarılmasında Embriyo Kültürü

a) Embriyolanın yetersiz gelişmesi: Meyvenin çok hızlı olarakolgunlaşması ve embriyonun tam olarak gelişmesinisağlayamadığı durumdur. Böyle meyvelerin tohumlarındanembriyolar çıkarılıp in vitro kültüre alındığı zamançimlenir ve normal bitkiler üretilir.

b) Hibrit embriyoların yaşayamaması : Uzak akraba olantürler arası melezler çoğunlukla başarısızdır, döllenmeolmakla beraber hibrit embriyonun yaşamadığıgörülmektedir. Bu duruma embriyo düşmesi veya abortusdenilmektedir.

Bunun sebeplerinden biri endospermin gelişmemesi veyadejenere olmasıdır. Bu durumda embriyo beslenemediğindendolayı ölür ve çimlenebilir tohumlar meydana getirmez. Hibritembriyonun izolasyonu ve kültüre alınması ile yapay besin ortamıendospermin yerine geçebilmekte böylece hibrit embriyolaryaşatılmaktadır.

Böyle başarısız melezlerde embriyonun potansiyel olaraknormal büyüme yeteneğinde olduğunu, tam hibrit embriyolarındüşme olayının başlamasından önce izole edilerek besin ortamındakültüre alınması ile yaşatılabileceğini ve hibrit bitkilerin eldedüşme olayının başlamasından önce izole edilerek besin ortamındakültüre alınması ile yaşatılabileceğini ve hibrit bitkilerin eldeedilebileceğini göstermesi tarıma önemli katkılarda bulunmuştur.

O zamandan bu yana embriyo kültür tekniği melezlemelerdedöllenme sonrası engeller yüzünden normal olarak başarısız olanmelezlerden hem tarımsal bakımdan önemli bitkileri elde etmehem de bahçe bitkilerini üretmek amacıyla yoğun olarakkullanılmaktadır.

Embriyo Kültürü ile Haploid Bitkilerin Üretilmesi

Embriyo kültürünün diğer bir avantajı uzak türlerarası veya cinsler arası melezlemelerdedöllenmeden sonra melez embriyonun gelişmesisırasında ebeveynlerden birine ait kromozomlarıneliminasyonu yolu ile haploidlerin üretimidir. Bueliminasyonu yolu ile haploidlerin üretimidir. Buyönteme bulbosum yöntemide denir.

Embriyo Kültürü ile Tohum Canlılıklarının Hızlı Test Edilmesi

Embriyonun çimlenmesi ile gerçekleştirilen butohum canlılık testine diğer metotlara göredaha doğru ve güvenilir olarak bakılmaktadır.daha doğru ve güvenilir olarak bakılmaktadır.

Embriyo Kültürü ile Ender Bitkilerin Çoğaltılması

Ticari muzun yabani bir akrabası olan Musa balbisinanatohumları doğada çimlenememektedir. Bununla birliktefideler embriyoların kültüre alınması ile kolayca eldeedilebilmektedir.

Bazı Hindistan cevizlerinde sıvı endosperm yerine yumuşak veBazı Hindistan cevizlerinde sıvı endosperm yerine yumuşak veyağlı bir doku gelişmektedir. Bu tip Hindistan cevizleri“makopuno” olarak adlandırılır ve bunların tohumları normalkoşullar altında çimlenmede başarısız olmaktadır.

In vitro kültür tekniği kullanılarak makapuno embriyolarındanbitkicikler yetiştirilmiştir. Bu yolla embriyo kültürü ile eldeedilip tarlada yetiştirilen bitkilerin % 85’i makapunocevizleri oluşturmuştur.

Embriyo Kültürünün Uygulanması� Embriyo kültürünün prensibi; embriyorun steril koşullarda tohumdan

izole edilmesi ve bu embriyoların uygun besin ortamınayerleştirilerek optimum koşullarda kültür edilmesinden oluşur.

� Embriyolar tohum içinden steril bir ortamda bulunmaları nedeniylebunları bunları steril olarak izole etmek oldukça kolaydır.

� Tohum veya kapsüller sterilize edildikten sonra, embriyolar sterilkoşullarda kendilerini çevreleyen dokulardan izole edilir.

� Küçük embriyolu bitkilerde izolasyon sırasında embriyoların zarargörmemesine dikkat edilmesi gerekir. Böyle durumlarda izolasyonişleminin mikroskop altında yapılması gerekir. İzole edilmiş olanembriyolar uygun besin ortamlarında ve optimum fiziksel koşullardakültüre alınırlar. Kültür sırasında bu embriyolardan tam teşekküllübitkiler oluşur.

Embriyo Kültüründe Başarıyı EtkileyenFaktörler

�Genotip: Diğer doku kültürü çalışmalarında olduğu gibiembriyo kültüründe de genotip etkisi söz konusudur. Invitro kültürde bazı türlerin embriyolarının gemişmesi çokkolay olurken bazı türlerde oldukça zordur.

�Embriyonun kültüre alındığı dönem: Çok küçük embriyolarınin vitro gelişmesi zordur. Embriyo in vivo’da ne kadargelişmiş ise in vitro’daki gelişimi de o ölçüde daha kolayolmaktadır.

�Besin Ortamının Bileşimi: Olgun embriyolar basit birortamda gelişirken erken gelişme dönemindeki embriyolardaha komplike bir ortama gerek duymaktadır.

�Kültür koşulları: Embriyo kültüründe oksijen önemli birfaktördür. Bazı türlerin embriyo kültürlerinin öncekaranlıkta inkübe edilmesi sonra aydınlığa alınmasıuygun olmaktadır. Kültürde optimum sıcaklık bitkitürüne göre değişmektedir. Ayrıca, dormansiyi kırmakiçin soğuk uygulaması gerekebilir.

�Embriyoların izolasyonu: Embriyoyu zedelemeden izoleetmek özellikle erken gelişme dönemindekiembriyoların zarar görmemesi başarı için önemlidir.

Sunumun Yayınlandığı Sitelerwww.bahcebitkileri.org

www.bahcebitkileri.org/bitkibiyoteknolojisi