Asmada Kusursuz Tohum Tasla ğı Olu ş umu ve Embriyogenez Üzerinde Ara şt ı rmalar

Transkript

1 TARIM BILIMLERI DERGISI 2002, 8 (2) Asmada Kusursuz Tohum Tasla ğı Olu ş umu ve Embriyogenez Üzerinde Ara şt ı rmalar Birhan MARASALI 1 ş Tarihi: Geli Özet: Bu ara şt ırmada, normal çekirdekli meyve tutan, kusursuz tohum taslaklar ı n ı n ilk farkl ı laş mas ından, olgun embriyo olu şumuna kadar, di şi gametofitin geli ş mesi incelenmi ştir. Bu amaçla, yerli çe şitlerimizden Hasandede üzüm çeşidi üzerinde çal ışı lm ışt ı -r. Anatrop yap ı daki tohum taslaklar ı nda di şi gametofitin geli şimine ait ilk hücre olan megaspor ana hücresi çiçeklenmeden 8-12 gün önce belirlenmi ştir. Kalazal megaspordan geli şen embriyo kesesi çiçekler aç ı lmadan önce döllenmeye haz ır hale gelmi ştir. Embriyonik geli ş meye ait ilk safhalardan dört hücreli proembriyo tam çiçeklenmeden 24 gün sonra gözlenirken, gün sonra embriyonun geli şmesi tamamlanm ışt ı r. Anahtar Kelimeler: vitis vinifera L., hasandede üzüm çe ş idi, tohum tasla ğı, embriyogenez Investigations on the Functional Ovule and Embryo Development in Grapevine Abstract: The present study was undertaken to examine the embryogenesis, from the development of the female gametophyte to the mature embryo, in normally seeded fruit set. Therefore, the investigations were carried out in Hasandede (Vitis vinifera L.) which is a seedeed and indigenous grape cultivar. in anatropous ovules megaspore mother cell became visible 8-12 days before flowering. Development of chalazal megaspor into embryo sac established before anthesis. Four celled proembryo was observed in 24 days and embryo development was completed in days after anthesis. Key Words: vitis vinifera L, hasandede cultivar, ovule, embryogenesis Giri ş Üzüm çe ş itlerinde çiçek salk ı m ı n ı n meyve salk ı m ı na dönü şmesi öncelikle, çiçek morfolojisi ve anatomisine ba ğ l ı d ır. Tozlanma, döllenme ve tohum taslaklar ı n ı n geli şiminin sonucu olarak normal (çekirdekli) meyve tutumu d ışı nda, stenospermokarpik, partenokarpik ve bo ş çekirdekli meyve tutum mekanizmalar ı bulunmaktad ı r. Bu nedenle, tohum taslaklar ı n ı n anatomik yap ı s ı ve geli şiminin bilinmesi yeti ştirme tekni ği aç ı s ı ndan önemli oldu ğu gibi, embriyonun geli şme yeri olarak asma biyolojisi ve ıslah ı bak ı m ı ndan da büyük önem ta şı maktad ı r. Bu çal ışmada, normal çekirdekli meyve tutumunun gerçekle şti ği, kusursuz tohum taslaklar ı n ın olu ş umu ve embriyogenez incelenmi ştir. Materyal ve Yöntem Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü'nde gerçekle ştirilen çal ışmalarda, normal çekirdekli meyve tutumuna sahip, boncuklanma sorununun görülmedi ği Hasandede üzüm çe şidine ait çiçek, tane, çekirdek örnekleri kullan ı lm ışt ı r. Çal ışmada kullan ı lan örneklerin toplanmas ına 1996 y ı l ı nda ba ş lanm ış, düzenli olarak 2000 y ı l ı na kadar toplanan örnekler incelemelerde kullan ı lm ışt ı r. Çiçek, tane ve çekirdek örnekleri formalin aseto alkol (FAA) çözeltisi içinde tespit edildikten sonra %70'lik etil alkol içerisinde korunmaya al ı nm ışlard ı r. Incelemelerde materyale uygun değ i şikliklerin uyguland ığı, parafin yöntemi kullan ı lm ışt ı r (Marasal ı 1992). Örneklerde suyun al ı nmas ı, parafı ne gömme ve boyaya haz ı rl ı k için alkolksilol serileri kullan ı lm ışt ı r. Kesitler mikrotom ile 12 pm kal ı nl ığında al ı nm ışt ır. Kesitlerin boyanmas ı nda 'Heidenhain' demirli hematoksilin tekni ğ i (Johansen 1940) esas al ı nm ış, ancak en iyi görüntünün elde edildi ğ i % 3'lük mordan (20 dakika), %0.5'lik hematoksilin (30 dakika) ve %2'lik mordan (5 dakika) boyamas ı kullan ı lm ışt ı r. Kesitler,entellan kullan ılarak sabit preparat haline getirilmi ştir. Incelemeler için ışı k mikroskobu (Zeiss- Axiolab) kullan ı lm ış, mikro-foto ğ raflar ayn ı mikroskoba ait fotoğ raf kameras ı ile çekilmi ştir. Bulgular ve Tart ışma Tohum taslaklar ı n ı n yap ıs ı : Çiçek örtü yapraklar ı ndan (brakte) henüz ayr ı lm ış, aç ı lmam ış çiçeklerden al ı nan ilk örneklerde, anatrop tipte tohum taslaklar ı n ın farkl ı la şt ığı gözlenmi ştir. İki karpelli yumurtal ığı n her bir karpelinde, genel olarak iki tohum tasla ğı bulunmakla birlikte, baz ı örneklerde ayn ı karpelde üç tohum tasla ğı n ı n geli şti ği di şi organ kesitlerine de rastlanm ışt ı r. Geli şmenin bu ilk a şamas ı nda tohum taslaklar ı n ı n nusellus hücreleri ile kapl ı oldu ğu ve bu hücrelerin etraf ı nda d ış ve iç integüment hücrelerinin geli şti ği görülmü ştür. İç integüment hücreleri, tohum tasla ğı n ı n mikropiline kadar uzam ışt ı r ( Şekil 1). 'Ankara Oniv. Ziraat Fak. Bahçe Bitkileri Bölümü -Ankara

2 MARASALI, B. "Asmada kusursuz tohum tasla ğı olu şumu ve embriyogenez üzerinde ara şt ı rmalar" 181 Ş ekil 1. Anatrop tipte, kusursuz tohum tasla ğı (Bar=50 lam) m: mikropil, ii: iç integüment, di:d ış integüment Embriyo kesesinin geli ş imi: Çiçeklenmeden 8-12 gün önce, taç yapraklar ı belirginle ş mi ş kapal ı çiçeklere ait tohum taslaklar ı nda, nusellus hücrelerinden farkl ı ilk hücre olan megaspor ana hücresi belirlenmi ştir ( Ş ekil 2). Tohum tasla ğı n ı n nusellus hücrelerinden daha büyük yap ı t ı ve iri çekirdekli bir hücre olarak görülmü ş olan megaspor ana hücresinin mayoz bölünmesi ve üç megasporun dejeneresyonu ile kalazal megaspor gözlenmi ştir ( Ş ekil 3). Fonksiyonel megasporun embriyo kesesine dönü ş ümü çiçeklenmeden 3-7 gün önce tamamlanm ışt ı r. Olgun embriyo kesesinin elemanlar ı olan antipot hücreleri, yumurta hücresi, sinergit hücreleri, polar çekirdeklerin kese içerisindeki da ğı l ı mlar ı ve konumlar ı izlenmi ştir. Aç ı lmak üzere olan çiçeklerde, embriyo kesesinin merkezine göç etmi ş iki ayr ı polar çekirdek belirlenirken, aç ı lm ış çiçeklerde birle şme sonucunda, diploid yap ı daki sekonder çekirde ğ in olu ştu ğ u ve mikropil ucuna do ğ ru göç etti ği belirlenmi ştir. Bu safhada, embriyo kesesinde döllenmeye haz ı r yumurta hücresinin, mikropil taban ı ndan uca doğ ru daralan, üçgen şekilli bir yap ıya sahip oldu ğ u gözlenmi ştir ( Ş ekil 4 ve Ş ekil 5). Döllenme: Döllenmi ş çiçeklerde morfolojik olarak di şi organ ı n irile ştiği gözlenirken, tohum taslaklar ı nda döllenmenin anatomik ve sitolojik belirtileri olarak zigotun (döllenmi ş yumurta hücresi), yumurta hücresine göre daha iri ve lobut şekline dönü şen yap ı s ı gözlenmi ştir. Döllenmi ş tohum taslaklar ı nda, zigota göre daha küçük ve oval yap ı l ı sinergid hücreleri, döllenme sonras ı nda kaybolmakta olan hücre yap ı lar ı na uygun olarak, koyu renkli boyanmalar ı, düzgün olmayan çeperleri ve ço ğ unlukla mikroskopik olarak ay ı rt edilmeleri zor olan çekirdekleri ile görüntülenmi ş lerdir ( Şekil 6). Döllenmi ş tohum taslaklar ında integüment tabakalar ı n ı n farkl ı la şmakta oldu ğ u, gerek hücrelerin daha ince ve uzun yap ı kazanmalar ı, gerekse oldukça koyu boyanmalar ı ile tespit edilmi ştir. Ş ekil 3. Kalazal megaspor (m) (Bar=50 pm) Döllenmi ş tohum taslaklar ı nda belirlenen bir di ğer farkl ı l ı k, triploid çekirde ğ in (döllenmi ş sekonder çekirdek), yeniden tohum tasla ğı n ı n merkezine do ğ ru hücresel göçü olmu ştur ( Ş ekil 7). Döllenme ve sonras ı ndaki geli şmeler, fenolojik olarak tam çiçeklenme ve sonras ı ndaki 7-15 günlük süreç içerisinde al ı nan kesitlerde belirlenmi ştir.

3 182 TARIM BILIMLERI DERGISI 2002, Cilt 8, Say ı 2 Ş ekil 4. Embriyo kesesinin merkezinde birle ş me öncesinde polar çekirdekler (Bar=50 pm) Ş ekil 5. Döllenme a şamas ındaki tohum tasla ğı (Bar=50pm) s: sekonder çekirdek, yh: yumurta hücresi Şekil 6. Döllenmi ş tohum tasla ğı (Bar=50 pm) z: zigot, s: sinergit hücresi Embriyogenez: Hasandede çe şidinde tohum taslaklar ı nda embriyo geli şimine ait ilk bulgular, tam çiçeklenmeden 24 gün sonra belirlenmi ştir. Bu dönemde, geli şmekte olan tohum taslaklar ı rıdan al ınan kesitlerde proembriyonun apikal ve basal hücreleri gözlenmi şti. Basal hücre grubu suspensor hücrelerine ait olarak yorumlanm ışt ı r. ( Şekil 8). Ben dü şmeye kadar hücre bölünmelerinin oldukça h ızl ı bir biçimde devam etti ği ve ben dü şme döneminde globular embriyo safhas ı na Şekil 7. Şekil 7. Döllenmi ş tohum tasla ğında triploid çekirdek (Bar=50 pm) ula şı ld ığı saptanm ışt ı r Bu safha, Hasandede çe ş idi için, tam çiçeklenmeden gün sonras ı n ı ifade etmektedir. (Şekil 9). Ben dü şmeden sonra al ınan çekirdek kesitlerinde ise (tam çiçeklenmeden gün sonra), kotiledonlar ı n ay ı rt edilebildi ği, kalp şekilli embriyo safhas ı gözlenmi ştir ( Şekil 10). Embriyonun, embriyo kesesine tutunmas ıni sa ğlayan suspensor, geli şmenin erken dönemlerinde gözlendi ği halde, ilerleyen safhalarda tamamen kaybolmu ştur.

4 MARASALI, B. "Asmada kusursuz tohum tasla ğı oluşumu ve embriyogenez üzerinde ara şt ı rmalar" 183 Hasandede çe ş idinde olgunla şma zaman ı nda (tam çiçeklenmeden gün sonra), iyi geli şmi ş çekirdeklerden ç ı kar ı lan olgun embriyolar ı n mm aras ı nda de ğ i şen büyüklükte oldu ğ u belirlenmi ştir ( Şekil 11). Embriyo, kök ucu mikropil taraf ı nda olmak üzere, mikropil-kalaza ekseninde ve çekirde ğ in dorsal taraf ı na daha yak ı n olarak yerle şmi ştir. Bu çal ış mada, kusursuz tohum taslaklar ı n ı n anatrop yap ı da oldu ğ u ve kalazal meğ aspordan geli şen embriyo kesesinin, Maheshwari taraf ı ndan tan ı mlanan tohum tasla ğı geli şim tiplerinden (Fahn 1974), monosporikpolygonum tipine girdi ğ i görülmü ştür. Farkl ı Vitis tür ve çe şitlerinde çal ışan Barritt (1970), Kassemeyer ve Staudt (1981), Gerrath ve Posluszny (1988),embriyo kesesi geli şimi için ayn ı s ı n ıfland ı rma tipini kabul etmi şlerdir. Tohum taslaklar ı nda megaspor ana hücresinin farkl ı la şmas ı, çiçeklenmeden 8-12 gün önce belirlenmi ştir. Fonksiyonel megasporun olu ş umu ve megagametogenez çiçekler aç ı lmadan önceki 3-7 gün içinde tamamlanm ışt ı r. Kassemeyer ve Staudt (1983). Gewürtztraminer ve Weisser Burgunder çe şitlerinde megaspor ana hücresinin çiçeklenmeden 14 gün önce görüldü ğ ünü, yedi gün içerisinde mayoz bölünmenin gerçekle şerek megasporun meydana geldi ğini bildirmi şlerdir. Döllenmi ş yumurta hücresi olan diploid zigotta ilk hücre bölünmesinin, çe ş itlere ba ğ l ı olarak, çiçeklenme sonundan gün sonra gerçekle şti ğ i bildirilmektedir (Pratt 1971). Bu çal ışmada, Hasandede çe ş idinde dört hücreli proembriyo tam çiçeklenmeden 24 gün sonra belirlenmi ştir. Suspensor, embriyo geli şmesinin yaln ız erken a şamalar ında gözlenmi ştir. Asmalarda embriyogenezi inceleyen s ı n ı rl ı say ı daki ara şt ı rmalarda, embriyo geli şmesinin ilerlemesiyle birlikte, suspensorun tamamen kayboldu ğu ya da çok ince bir doku halinde hipokotilin ucuna ba ğ l ı kald ığı n ı n bildirilmi ş olmas ı, bu çal ışmada elde edilen gözlemler' desteklemektedir (Kim 1967, Vallade ve ark. 1987, Vallania ve ark. 1990). Şekil 8. Dört hücreli proembriyo (Bar=40 pm) ah: apikal hücreler, bh: basal hücreler Şekil. 9. Globular embriyo (Bar= 50 pm) Ş ekil 10. Kalp şekilli embriyo (Bar=200 pm) Ş ekil 11. Olgun embriyo (Bar=70 pm)

5 184 TARIM B İ L İ MLER İ DERG İ S İ 2002, Cilt 8, Say ı 2 Bu ara şt ı rma ile, üzüm çe şitlerinde kusursuz tohum tasla ğı olu şumu ve embriyonun geli şimi incelenmi ş, bu amaçla yerli çe şitlerimizden, iyi geli ş mi ş çekirdeklere sahip Hasandede üzüm çe şidi üzerinde çal ışı lm ışt ı r. Elde edilen bulgular, asma biyolojisi aç ıs ından temel olu şturacak niteliktedir. Ayr ı ca, konu ilgili önceki çal ışmalarda (Marasal ı 1992, Çelik ve Marasal ı 1994) gözlenememi ş baz ı anatomik geli şme a şamalar ı tespit edildi ği gibi, Hasandede üzüm çe şidine özgü orijinal bulgulara da ula şı lm ışt ı r. Kaynaklar Barritt, B. H Ovule development in seeded and seedless grapes. Vitis, 9, Çelik, H. ve B. Marasal ı, Ovule and embryo development in Vitis vinifera cv. Karasak ız. y ı th International Symposium on Grape Breeding, Yalta/Crimea-ukraine, 4-10 September 1994, 5p. Fahn, A Plant Anatomy. Page Bros Ltd., Second Edition. Norwich, G.Britain, 611 p. Gerrath, J. M. and U. Posluszny, Morphological and anatomical development in the Vitaceae. Il. Floral development in Vitis riparia. Canadian J. of Botany, 66, Johansen, D. A Plant Microtechnique. Mc Graw-Hill Book Company, Inc. New York, 523p. Kassemeyer, H. H. and G. Staudt, Über die Entwicklung des embryosacks und die Befruchtung der Reben. Vitis, 20, Kassemeyer, H. H. and G. Staudt, Über das Wachstum von Endosperm, Embryo und Samanenlagen von Vitis vinifera L. Vitis, 22, Kim, K. S. A A contribution to embriyological studies on Vitis (labrusca X vinifera) Fredonia variety. PhD Thesis. Rutgers, The State University, 123 p. Marasal ı, B Çavu ş Üzüm Çeşidinde Tohum Taslaklar ı ve Embriyo geli şimi ile Boş Çekirdeklilik Aras ı ndaki Ili şkiler Üzerinde Araşt ı rmalar. Doktora Tezi. Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 93s. Pratt, C Reproductive anatomy in cultivated grapes- A Review. Amer. J. Enol. and Vit., 22 (2) Vallade, J., J. Alabouvette. and A. M. Chabbert, Le clveloppement de l'embryon zygotique chez Vitis vinifera L. Vitis, 26, Vallania, R., R. Botta, G. Me and G. Vergano, Embryo development in diploid and tetraploid Vitis vinifera L. 23 rd Int. Hort. Congr., Firenze (Italy), Aug. 27-Sept. 1, 3157.

6 ANKARA ÜNIVERSITESI Z İRAAT FAKÜLTESI TAR İM BILIMLERI DERGISI YAY İN ILKELERI 1. Dergide tar ım bilimleri alan ında yap ılm ış özgün ara şt ı rmalar yay ı nlan ı r. 2. Dergide yay ınlanacak eserler Türkçe, ingilizce, Almanca ya da Frans ızca olarak yaz ı labilir. 3. Dergiye gelen eserin bas ı m ı öncesinde hakem görü şü al ın ır. Gönderilen makalenin dergide yay ı nlanabilmesi için hakemler taraf ından kabul edilmesi ve Editörler Kurulu'nca bilimsel içerik ve şekil bak ı m ından uygun görülmesi gerekir. Yay ı nlanmas ı uygun bulunmayan eser yazar ına/yazarlar ı na geri gönderilir. 4. Dergide yay ınlanacak eserin daha önce hiçbir yay ı n organ ında yay ınlanmam ış ya da yay ı n hakk ı n ı n verilmemiş olmas ı gerekir. Buna ili şkin yaz ı l ı belge, makale ile gönderilmelidir. 5. Eser, Microsoft Word VVındows program ı nda, Arial yaz ı karakterinde yaz ılarak, disketiyle birlikte, 1 bilgisayar ç ıkt ısı, 2 fotokopi olmak üzere toplam 3 nüsha gönderilmelidir. 6. Eser ba ş l ığı ba ş harfleri büyük, bold ve 13 punto, Abstract ba ş l ığı ayn ı düzende 11 punto ile ortalanarak yaz ılmal ıd ı r. 7. Yap ı lan çal ışma bir kurum/kurulu ş taraf ı ndan desteklenmi ş ya da doktora/yüksek lisans tezinden haz ırlanm ış ise, başl ığa y ı ld ız koyularak ilk sayfan ın alt ına dip not olarak verilmelidir. 8. Yazar ad ı/adlan aç ı k olarak yaz ı lmal ı, unvan kullan ı lmamal ı ve soyadlar ı n ın son harfi üzerine rakam koyularak adresleri ilk sayfan ın alt ına dip not olarak verilmelidir. 9. Eser; Özet, Abstract, Giri ş, Materyal ve Yöntem, Bulgular, Tart ışma, Sonuç, Teşekkür (gerekirse), Kaynaklar şeklinde düzenlenmelidir. 10. Eser, A4 normunda birinci hamur ka ğıda, 170 x 250 mm'lik alan ı kapsayacak şekilde, 8,25 cm'lik iki sütun halinde ve sütunlar aras ında 0,5 cm bo şluk b ı rak ı larak haz ırlanmal ı, şekil ve çizelgeler dahil 8 sayfay ı geçmemelidir. 11. Eser hangi dilde yaz ı l ırsa yaz ı ls ın, türkçe ve ingilizce özet içermeli, özetlere ayn ı dilde baş l ı k koyulmal ı, 200'er kelimeyi geçmemeli ve en fazla 7 adet anahtar kelime kullan ılmal ıd ı r. Ozetler, 15 cm'lik tek sütun halinde 8 punto ve 1 aral ık ile yaz ı lmal ıdı r. 12. Metin, 9 punto ve 1 aral ı k ile yaz ı lmal ıdı r. Şekil, grafik, fotoğraf ve benzerleri " Şekil", say ısal değerler ise "Çizelge" olarak belirtilmeli ve metin içerisine yerle ştirilmelidir. Şekil ve çizelgelerin eni 7,5 cm ya da 15,5 cm'yi geçmemeli ve sayfan ın başına veya sonuna yerle ştirilmelidir. Şekil, çizelge ve kaynaklarda kullan ılan harf büyüklü ğü 8 punto olmal ıd ı r. 13. Eserde yararlan ı lan kaynaklara ilişkin at ıf metin içerisinde "yazar ve y ıl" yöntemlerine göre yap ı lmal ıdır. Üç ya da daha fazla yazar ı n kayna ğı ifade edilmek istenirse "ve ark." k ısaltmas ı kullan ı lmal ı, "Kaynaklar" bölümünde tüm yazarlar belirtilmelidir. 14. Sözlü görüşmeler ve yay ınlanmam ış eserlere (Yüksek Lisans ve Doktora Tezleri hariç) ait bildirimler, kaynak olarak kullan ılmamal ı d ı r. 15. Kaynaklar listesi ilk yazar ı n soyad ı na göre alfabetik olarak düzenlenmelidir. Yararlan ı lan kaynak dergiden al ınm ışsa; Yeti şmeyen, A., N. Ar ıöz, Farkl ı koyula şt ı rma oran ı ve kurutma s ıcakl ığında elde edilen yay ıkalt ı tozunun kalite kriterlerinin belirlenmesi. G ıda, 20 (2) kitaptan al ınm ışsa; Düzgüneş, O., T. Kesici, O. Kavuncu ve F. Gürbüz, Ara şt ı rma ve Deneme Metodlar ı (Istatistik Metodlar ı Il). Ankara Üniv. Ziraat Fak. Yay. No:1021, 381 s., Ankara. kitab ı n bir bölümünden al ı nm ışsa; F ı ratl ı, Ç Ar ı Yeti ştirme. "Ed. M. Ertu ğrul. Hayvan Yeti ştirme (Yeti ştiricilik)", s , Ankara. anonim ise; Anonim, Tar ım istatistikler' özet' T.C. Ba şbakanl ı k Devlet Istatistik Enstitüsü, Yay ın No: 1579, Ankara. (Kaynak yabanc ı ise "Anonymous" olarak verilmelidir) internet ortam ı ndan al ı nm ışsa; şeklinde verilmelidir. 16. Bas ı m ına karar verilen eserde, ekleme ya da ç ı karma yap ı lamaz. 17. Yay ın süreci tamamlanan eserler geli ş tarihi esas al ı narak yay ınlan ı r. 18. Bir yazar ı n, ayn ı say ıda ilk isim olarak 1 (bir), ikinci ve di ğer isim s ıras ında 1 (bir) olmak üzere toplam 2 (iki) eseri bas ı labilir. 19. Yay ı nlanan eserin tüm sorumlulu ğu yazar ına/yazarlar ı na aittir.