Patates, hem vejetatif hem de generatif olarark çoğaltılabilen bir bitkidir. Vejetatif çoğaltım, yumrular ve sap çelikleri kullanılarak yapılmakta

Transkript

1

2 Patates, hem vejetatif hem de generatif olarark çoğaltılabilen bir bitkidir. Vejetatif çoğaltım, yumrular ve sap çelikleri kullanılarak yapılmakta olup, tüm dünyada ticari patates üretimi yaygın olarak yumrular kullanılarak yapılmaktadır. Generatif çoğaltım ise patates saplarının ucunda oluşan ve küçük yeşil domateslere benzeyen meyveleri içerisinde bulunan tohumlar kullanılarak yapılmaktadır. Bu tohumlar, patates çiçeklerindeki yumurtalığın döllenmesi sonucu oluşan, botanik anlamda bitkinin gerçek tohumlarıdır. Bu nedenle de bu tohumlara tüm dünyada Gerçek Patates Tohumu (GPT) adı verilmektedir.mini yumru üretimi değişik şekillerde yapılmaktadır.

3 Patates üretiminin tohumluk yumrular kullanılarak yapıldığı Türkiye de, yıllık ortalama 200 bin ha alanda patates dikimi yapılmakta ve kaba bir hesapla yaklaşık bin ton patates yumrusu tohumluk olarak kullanılmaktadır. Ancak ülkemizde halen sağlıklı bir patates tohumluğu üretim programı bulunmamakta, kullanılan sertifikalı tohumluğun tamamına yakını anaç veya orijinal kademede ithal edilen tohumluğun yurt içinde çoğaltılması ile üretilmektedir. Bu durum sertifikalı tohumluk fiyatlarının yüksek olması yanında, üreticilerin tohumluk ihtiyacının çok altında sertifikalı tohumluk üretimine neden olmakta ve bu iki faktörün birleşmesiyle de ülkede sertifikalı tohumluk oranı çok düşük seviyelerde kalmaktadır. Bu nedenle birçok üretici tohumluk niteliği olmayan patates yumrularını tohumluk olarak kullanmak zorunda kalmaktadır. Bunun sonucunda verim azalmaları olduğu gibi, ülkemiz patates alanlarında hastalık ve zararlı bulaşıklığı da gittikçe artmaktadır. Bu nedenlerden dolayı ve dışarıya milyarlarca dolarımızı dışarıya çıkmasını önlemek için patates tohumluğunun teşvik edilmesi gerekmektedir

4 GPT İLE MİNİ YUMRU ELDE EDİLMESİ Özel fideliklerde GPT nun sık ekilmesiyle mini yumru üretilir. GPT dan elde edilen yumrular kullanılarak yapılan patates üretimi pek çok açıdan uygulanabilir olarak kabul edilmektedir. Bu şekilde üretimde de en fazla tercih edilen yöntem, fideliklerde veya kontrollü çevrelerde GPT den mini yumrular üreterek bunların gelecek sezon tohumluk yumru olarak kullanılmasıdır. Fideliklerde üretim, sıcaklık kontrolü ve sulama olanaklarının sağlanması ile gerek sezon dışı üretime olanak vermesi açısından gerekse de hastalık baskısının yoğun olduğu bölgelerde korunaklı bir çevre sağlaması açısından avantajlıdır. Bununla birlikte sık ekim nedeniyle üretilecek yumrular küçük olacaktır (ortalama 10 gr). Bu şekilde, normal patates yetiştirme dönemi öncesinde tohumluk yumrular üretileceği için depolama süresi de kısaltılmaktadır. Ancak bu durumda dormansinin kırılması gerekmektedir

5 Fideliklerde tohumluk yumru üretiminde en uygun dikim sıklığının bitki/m2 arasında olduğu,sık dikimlerde yumru sayısının seyrek dikimlerde ise ortalama yumru iriliğinin arttığı saptanmıştır. Fideliklerde belirtilen bitki sıklıklarında uygun çeşitlerin kullanılması durumunda 1 g ın üzerindeki yumru miktarı kg/m2 nin veya 1000 adet m2 nin üzerine kadar ulaşmakta; yumru irilikleri ise ortalama g civarında olmaktadır. Ortalama 15 g lık yumruların kullanılması durumunda bir dekar için yaklaşık 75 kg tohumluk yumru yeterli olmaktadır. Etiyopya da yapılan bir çalışmada 4 m 2 lik bir fidelikten 1 dekarlık bir alana yetecek tohumluk yumru üretiminin yapılabileceği belirlenmiştir.

6 Yapılan çalışmalar ışığında GPT teknolojisinin ülkemiz koşullarında uygulama potansiyeli olduğu görülmektedir. Ancak, patates üretici ve tüketicilerin alışkanlıkları ile GPT kullanımında henüz aşılamayan bazı sorunlar göz önüne alındığında Türkiye de patates üretiminde GPT kullanımının yakın gelecekte fazla yaygınlaşması da beklenmemektedir. Ülkemizde GPT teknolojisinin yaygınlaşabilmesi en büyük engellerden birisi de çeşit tescil ve tohumluk sertifikasyon sisteminin yumru ile çoğaltıma göre düzenlenmiş olmasıdır. Mevcut yönetmelik çerçevesinde GPT hibritlerinin tescili mümkün olmayıp yasal düzenlemelerin yapılması gerekmektedir

7

8

9

10 TOHUMLUK PATATES ÜRETİMİNDE DOKU KÜLTÜRÜ TEKNİĞİ İLE MİNİ YUMRU ELDE EDİLMESİ KÜLTÜR YAPMA (Meristem Kültürü ve Nod Kültürü) Hastalıksız patates tohumluk stoklarının üretimi için meristem kültürü tekniği şarttır. Meristem: Apikal meristem 0,2-0,3 mm çapında ve 0,2 mm yüksekliğinde kubbe şeklinde bir dokudur. Meristem kültürü tekniğinin esası: Apikal meristemin bir veya iki yaprak taslağı (primordium)ile beraber binoküler altında sürgün uçlarından çıkarılarak in vitro da besin ortamında kültüre alınmasıdır. Meristem Dokularının Özelliği: Virüsten ari olmaları, totipotent özelliğe sahip olmaları ve meristemden gelişen bitkilerin genetik olarak değişmeden donor bitki ile aynı yapıda olmaları.

11 MERİSTEM KÜLTÜRÜ UYGULAMASI AŞAMALARI a) Kimyasallara ait stok solüsyonlarının hazırlanması Kimyasalların hesaplanması ve tartım işlemleri Stokların hazırlanması b) Besin ortamının hazırlanması Besin ortamının oluşturulması Besin ortamında ph ayarı Ortamın homojenize edilmesi (agarlı) Ortamın kültür kaplarına dağıtılması Ortamın sterilizasyonu

12 Meristem Kültürü Uygulaması a) Meristem Kültürüne Alınacak Materyalin Seçimi - Meristem kültürüne alınacak patates yumrularının seçimi - Gerekirse yumruların Eliza testi ile virüslerden temizliğinin saptanması - Yumrulara gerekirse ön işlemler uygulanması ( termoterapi, kemoterapi) - Yumrularda sürgün oluşumunun sağlanması b) Meristem Kesitlerinin Alınması - Sürgünlerin yüzeysel sterilizasyonu - Sürgünlerden meristemlerin izolasyonu - Meristemlerin kültüre alınması c) Kültürlerin İklim Odalarında Tutulması ve Meristem Kökenli Bitkiciklerin Elde Edilmesi - Kültür odası 8 saat karanlık 16 saat aydınlık periyotta ve lux/m 2 aydınlatma, C sıcaklıktadır.

13 In-vitro Bitkilerin Mikroklonal Çoğaltımı (Nod Kültürü) Nod kültürü yoluyla kitle üretimi yapılan 6-7 cm boyundaki sağlıklı fidelerden yumru elde edilmesi mini yumru ve mikro yumru üretimi şeklinde olmaktadır. Ancak en çok kullanılan yol mini yumru üretim şeklindedir.

14 Meristem Bitkilerinden Mini Yumru Elde Edilmesi Bu yöntem patates tohumluk üretiminde en pratik ve zaman tasarrufu bakımından en kullanışlı yöntemdir. Uygulama aşağıdaki basamaklarda gerçekleşmektedir: 1. Kültür kaplarındaki (in-vitro) fidelerin, kültür odasından çıkarılarak oda sıcaklığında tutulması ve değişik uygulamalarla dış koşullara alıştırma 2. Dış koşullara dayanıklılığı sağlanmış fidelerin mini saksılarda toprağa dikilmesi ve serada bakım işlemleri 3. Serada saksıda gelişen patates bitkilerinin fide yastıklarına transferi 4. Fideliklerde bakım işlemleri 5. Tohumluk üretiminde 0 Generasyonu oluşturan mini yumruların hasadı 6. Meristem kültürünün daha garantili uygulanması amacı ile mini yumruların alınacağı bitkilerin yaprak örneklerinin Eliza testi ile kontrol edilmesi ve sağlıklı bulunan bitkilerin yumruları ile temel tohumluk kademesinin oluşturulması

15 Mikro Yumru İle Mini Yumru Üretimi Son yıllarda mini yumruya alternatif olarak in vitro da oluşturulan mikro yumrular önem kazanmıştır. Bu yöntemin mini yumruya göre üretim maliyetinin düşük olması, her mevsim üretimin yapılabilmesi gibi bir çok avantajı bulunmaktadır. Bu yöntemde patates yumruları in vitro koşullarda meristem kültürüne alınarak bitkicikler elde edilmekte, daha sonra bu bitkicikler nod kültürüne alınarak çoğaltılmaktadır. Yeterli sayıya ulaşan bitkiler laboratuvarda uygun koşullarda tutularak mikro yumru üretimleri sağlanmaktadır. Mikro yumrularda dormansi periyodu sonrası serada mini saksılara dikimi yapılarak mini yumrular elde edilir.

16

17

18

19

20

21

22 PATATES ÇELİKLERİYLE İLE MİNİ YUMRU ÜRETİMİ En çok kullanılan üretim yöntemlerinden birisidir. Bu yöntemle üretimde kullanılan üretim materyali olan çeliklerin üretimi için diğer yöntemle üretimde kullanılan üretim materyali olan çeliklerin üretimi için diğer yöntemlerde olduğu kadar patates materyaline gereksinim duyulmaz. Bu yöntemde sadece bir yumrudan hatta daha fazla çelik dolayısıyla bitki elde edilebilir. Dikim öncesinde çeliklerin dikime hazırlanması gereklidir. Bunun için dallar dikkatli bir şekilde yumrunun hemen üzerinden kesilerek alınırlar. Yapraklar gövdenin üzerinde 1-2 cm yaprak sapı kalacak şekilde gövdeden kesilerek atılırlar. Kalan gövde, üzerinde 3-4 yaprak koltuğu kalacak şekilde cm uzunluğunda parçalara ayrılır. Bu parçalar üretimde kullanılacak olan çeliklerdir. Çelikler mini saksılara alınarak seraya aktarılır.

23 PATATES ÇELİKLERİYLE İLE MİNİ YUMRU ÜRETİMİ Çelikleri oluşturan gövde bitkinin gelişme döneminde yaprakların altına gölgede kaldığı için güneşe karşı hassastır. Çelikler dikimden sonra korunmazsa güneşten kolayca zarar görür ve kururlar. Bu şekilde dikilerek güneşten korunan çelikler bir hafta içinde toprak üstündeki yaprak koltuklarından sürgün meydana getirmeye başlarlar. Dikimden sonraki 15 gün içinde 3-4 yaprak oluştururlar. Bundan sonra yapılan işlem sadece düzenli aralıklarla bitkilerin sulanmasıdır. Düzenli bir şekilde bakımları yapılarak mini yumru elde edilir. Bu yöntemle üretimde başta virüs olmak üzere birçok hastalıkların bulaşma riskleri diğer metodlara göre yüksektir. Bu yolla elde edilen mini yumru verimi düşük olmaktadır. Bu metot zaman ve yerden sağladığı tasarruf sağlaması, fazla altyapı gerektirmemesi nedeniyle tercih edilmektedir.

24

25

26

27 BİOREAKTÖR İLE ÜRETİM Doku kültürü ile üretimde kısa sürede sağlıklı tohumluğa ulaşmak hedeflenmektedir. Ülkemizde son yıllarda konvansiyonel doku kültürü ile yapılan üretimler söz konusu olmakla birlikte bu üretimler henüz beklenen seviyeye ulaşmamıştır. Öncelikle maliyet yüksektir çünkü konvansiyonel doku kültürü yöntemleriyle yapılan üretimde işçilik, maliyetin % 40 na yakın bir bölümünü oluşturmaktadır. Otomasyona yönelmemiş doku kültürü yöntemleri ile çoğaltılan materyal uniform olmamakta ve sonuç olarak uniform bitkiler üretilememektedir. Ayrıca explantlara belirli bir ortam sağlanmakta, küçük araçlarla gerçekleştirilen üretim düşük verimliliğe neden olmaktadır. Bioreaktörler ile daha büyük çapta üretim mümkün olmakta, sonuç olarak maliyet düşmektedir. Bu üretimlerde uygulanan geçici daldırma (immersion) sisteminin getirdiği olumlu özellikler de bioreaktörlerde üretimi cazip hale getirmektedir.

28 BİOREAKTÖR İLE ÜRETİM Daldırma süresince sıvı ortam bitkinin tüm kısımları ile temas ettiği için mikro yumru oluşumu daha uniform gerçekleşmektedir. Besin alınımı da arttıran bu yöntemde özellikle patates mikro yumruları daha büyük ve daha ağır olmaktadır. Bu yöntem ile 6 mm den büyük yumru sayısında önemli oranda artış görülmüştür. 6 mm üzeri mikro yumrular herhangi bir alıştırma dönemi gerektirmeksizin direk toprağa dikilebilirler ve canlılıklarını kaybedecek ölçüde ağırlıklarında kayıp olmaksızın uzun süreli saklanabilirler. Katı ortamlara göre bioreaktörlerde in-vitro fide gelişimi de daha hızlı olmakta, daha uzun internod gelişimi, daha sağlam kök yapısı gözlenmektedir. Geçici daldırma sisteminin ökaliptüs gibi bazı bitkilerde de alıştırma döneminde dayanıklılığı arttırdığı da saptanmıştır.

29

30 Bioreaktörlerde yapılan üretimlerde de bazı sorunlar da gözlenebilmektedir. Bunlardan biri ajitasyon faktörü olup, bu faktör kültüre alınan hücrelerin parçalanmasına yol açabilir. Bu da somaklonal varyasyonu tetikleyebilir. Burada önemli olan, esas tehlikeyi oluşturan küçük balonların oluşumuna izin vermemektir. Vitrifikasyon bu kültürlerde görülen bir diğer sorundur ancak bir takım kimyasallar ile ortaya çıkması engellenebilmektedir. Ayrıca patates bitkisinde bugüne kadar yapılan çalışmalarda vitrifikasyon sorunu gözlenmemiştir. Ülkemizde tohumluk üretiminde kullanım alanı bulamamış olan bu yöntemin tohumluk patates üretim programlarda rutin olarak kullanılabilmesi için gerekli ekipmanların temin edilmesi ve araştırmaların başlatılması gereklidir

31 UYGULANIŞI Amaç mikro yumru üretimi olduğu için normal MS ortamına % 8 oranında sakkaroz eklenerek mikro yumru üretimini teşvik edici ortam hazırlanır. Bioreaktörün otoklavlanabilir parçaları ve ortam otoklavlanır, filtreler ultraviyole ile steril edilirek, Bioreaktöre 1 lt. ortam eklendikten sonra bütün malzemeler steril kabine alınır. Burada Nodal kesim yapılır, 1 lt. ortama 25 nodal segment ilave edilir. İmersiyon süresi 3 saatte bir 5 dakika (günde 8 defa) olacak şekilde ayarlanır. İmersiyon süresi ve ortam miktarına göre ilave edilen nodal segment sayıları literatür bulgularına göre belirlenir. Immersiyon süresi ile ilgili araştırmalar yapabilmek için manifold sayısının arttırılması gerekmektedir.

32

33 Doku kültüründen gelen materyal hastalıklardan ari olarak kabul edilmekle birlikte kontamine olasılığının kontrol edilmesi özellikle büyük çapta planlanan üretimlerde büyük önem taşımaktadır. Bu ortamlarda kontaminasyon durumu en geç iki gün içinde gözlenebilmektedir. Kontaminasyon bioreaktörde ortaya çıkmadan önce önlem alma fırsatı veren bu uygulama bioreaktörlerde üretimin önemli adımlarından birini oluşturmaktadır. Literatür bulgularına göre katı ortamlarda üretilen doku kültürü materyaline kıyasla bioreaktörlerlerde üretilen materyal daha yüksek oranda makro, mikro besin elementleri ve total şeker içermektedir. Bu konuda yapılan bütün araştırmalarda biokimyasal özelliklerin belirlenmesine büyük önem verilmektedir. şeker akümülasyon oksidatif stres (süper oksit) mineral madde analizi

34 Bioreaktörler faydalı olmakla birlikte, çeşide özel reaksiyon verdikleri için her çeşit için ayrı araştırılması gerekmektedir. Yaşanan sorunların başında enfeksiyon gelmektedir. Normalde tüpte bir sorun yokken reaktörler de olabilmektedir. İkinci konu bioreaktöre konulacak sıvının doğru miktarda konulmasıdır. Az olduğunda bitkiler (nodlar) tam temas etmemektedir. Çok olduğunda ise pompa havalandırma aşamasında zorlanmakta, sonuçta yine nodlara yeterince ortam ulaşmamaktadır.

35 HİDROFONİK SİSTEM İLE MİNİ YUMRU ÜRETİMİ Bitkiler genel olarak toprakta yetiştirilir. Toprak ortamı besinleri, su, oksijen ve toprak altı bitki bölümlerine mekanik destek sağlar. Hidrofonik topraksız bir yetiştirme metodudur. Bu sistemde bitki bir besin solüsyonu içerisinde yetiştirilir. Hidrofonik sistemleri farklılık gösterirler: 1)Bitkiler sadece besin solusyonu içerisinde yetiştirilir veya besin solusyonu ile katı bir materyali birleşimi içerisinde (substrate olarak adlandırılır) yetiştirilir, 2)Kullanılan katkı materyalinin tipine göre değişir, 3)Besin solüsyonunun bitkiye verilme şekline göre değişir 4)Solüsyon içerisindeki besin elementlerinin miktarlarına, ph seviyesine veya solüsyonun yenilenmesine göre değişir.

36

37 Patates için kullanılan besin solüsyonları bütün önemli makro ve mikro besin elementlerini içerir.(:n(no3 -, NH4+),P, K, S, Ca,Na, Mg, Fe(genellikle şelat formundadır.) Mn, Zn, Cu ve Mo). Solüsyon sistemleri olarak hidrofonik sistemlerde bitkiler besin solüsyonu üzerinde yetiştirilir, kök sistemi solüsyon içerisinde gelişir. Besin solüsyonu statik olabilir. Bu durumda kök sistemi tamamen solüsyon içerisinde olduğundan oksijen eksikliğini gidermek amacıyla havalandırılmalıdır. Besin solüsyonları alt kök gövdesi boyunca devamlı akış gösterir.

38 Diğer hidrofonik sistemler besin solüsyonu ile birlikte katı materyaller içerir. Hidrofoniklerde genellikle katı materyal olarak kaya yünü, perlit, vermikülüt, gravel, pumice, genişletilmiş kil parçaları veyea bunların karışımları kullanılabilir. Bunların yanı sıra kum ve organik materyal olarak hindistan cevizi lifi hidrofoniklerde kullanılır. Hidrofonikte kullanılan katkı materyalleri su tutma kapasiteleri, drenajları, hava miktarları, ph seviyeleri, yığın yoğunluğu ve katyon değişim kapasiteleri farklılık gösterir. Katı ortam hidrofonik sistemlerde besin solisyonları genellikle damla sulama ile verilir. Hidrofonik sistemler toprakta yetiştirmeye göre daha temiz bir sistem olarak kabul edilir. Topraktan kaynaklanan hastalık ve zararlılar hemen hemen hiç görülmez. Bunun yanı sıra besinlerin daha düzenli bir şekilde verilmesi mümkündür, bitkinin değişik gelişme dönemlerine göre besin miktarları kolayca ayarlanabilir.

39 Hidrofonik sistemde su kullanma etkinliği çok yüksektir. Kullanılan besin elementlerinde yıkanma söz konusu değildir. Stolanların ve yumruların büyümesinde karanlık ortam gerektiği için hidronofik patates üretiminde kök bölgesine ışık girmesi engellenmelidir

40 Hidrofonik sistemle mikro yumru üretimi

41 AEROFONİK SİSTEM İLE MİNİ YUMRU ÜRETİMİ Özel bir yetiştirme sistemi olan Aerofoniklerde bitkilerin toprak altı bölümleri hava ortamı içerisinde bulunur ve belirli aralıklarla besin solisyonu püskürtme yapılarak sisleme yapılır. Aktif sistem içerisinde aerofonik sistem (hava püskürtme) ile besin çözeltisi, bitki köklerine püskürtülmekte ve böylece köklerde yeterli besin maddesiyle birlikte mükemmel bir havalanma sağlanmaktadır. Bu uygulama köklere, stolanlara ve yumrulara iyi bir şekilde oksijen sağlar. Bu sistemde bitkiler hidrofonik sistemde olduğu gibi bitkiyi destekleyecek katı ortam olmadığı için bitkiler kanca ile tutturulur. Aerofonik sistemle bitkinin vejetatif büyümesi yapılan çalışmalarda hidrofonik sisteme göre daha uzun olduğu (7 ay), bitki başına yumru verimi %70 daha fazla ve yumru sayısı 2,5 kat daha fazladır. Aerofonik sistemde ortalama yumru ağırlığı %33 daha az çıkmıştır.

42

43

44