In vitro germination and growth of sesame (Sesamum indicum L.)

Susam (Sesamum indicum L.) Türkiye'de buğdaydan sonra hem ana hem de ikinci ürün olarak yetiştirilen bir bitkidir ve dünyadaki en eski yağlı tohumlu bitkilerden biridir. Türkiye'de susamla ilgili in vitro rejenerasyon çalışmalarına artan talep, zaten az sayıda olan ve bir dizi faktörün neden olduğu düşük verimli çeşitlerin olmasından kaynaklanmaktadır. Bu araştırmanın amacı, iki susam çeşidinin, Baydar-2001 ve Muganlı-57'nin in vitro tepki kabiliyetini incelemektir. Deneyler 5 grupta sınıflandırılmıştır; (i) standart MS ortamında susam büyümesini 0,5 mg/l giberellik asit (GA3) hormonuna karşı test etmek, (ii) bitki büyüme düzenleyicileri 0,5 mg/l kinetin (KIN) ve 0,5 mg/l benzil amino pürinin (BAP) susam rejenerasyonuna etkisini karşılaştırmak, (ii) farklı sükroz konsantrasyonlarının (0 g, 5 g, 7,5 g, 10 g ve 15 g) çimlenme üzerine etkisini incelemek, (iv) farklı zaman aralıklarında (5, 10 veya 15 dakika) %2 sodyum hipoklorit kullanarak en uygun sterilizasyon protokolünün optimize edilmesi, ve (v) farklı konsantrasyonlarda (0 mM, 50 mM, 100 mM ve 150 mM) NaCl kullanılarak ön tuz uygulanmış fidelerden izole edilen kotiledon ve hipokotil eksplantlarını kullanarak susam rejenerasyonunu optimize etmek. 0.5 mg/l'deki GA3 hormonu, kontrol ortamına kıyasla eksplantlarda daha yüksek bir çimlenme oranı vermiştir, ancak kontrol ortamında gözlemlenen büyüme oranı daha yüksek bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre 0,5 mg/l KIN susam rejenerasyonunda kullanılmaya daha uygundur. BAP takviyeli ortamda büyütülen eksplantların en uzun kök uzunluğuna sahip olmalarına rağmen (8,5 cm), en yüksek sürgün boyu (2,15 cm) ve sürgün sayısı (8,17) KIN takviyeli ortamda yetiştirilen eksplantlarda gözlenmiştir. Bu da bitkilerin BAP ile besinleri iyi almadıklarını gösterebilir. Test edilen tüm sükroz konsantrasyonları dikkate alındığında, kontrol (şekersiz) ortamında susam tohumlarının çimlenme ve kontaminasyon oranlarının azaldığı gözlenmiştir. Ortamdaki sükroz, kontaminasyon oranı ile doğru orantılı olmuştur. Sterilizasyon için, 5 dakika süreyle %2 NaOCl konsantrasyonu, S. indicum L.'nin tohumlarının kontaminasyonunu azaltmada etkili olmuştur. Daha uzun süreli (10-15 dakika) sterlizasyonda tohum çimlenmesi ve fide büyümesi olumsuz etkilenmiştir. Veri analizleri, susamın büyüme hızının 50 mM NaCl'de yavaşladığını ve 100 mM ile 150 mM'de çimlenme ve büyümenin engellendiğini, özetle tohumların ön tuz muamelesinin gelişme ve büyümeyi engellediğini veya azalttığını göstermiştir. İki susam çeşidinin kotiledon ve hipokotil eksplantlarında rejenerasyon yeteneğine bakıldığında, kallus indüksiyonu başarısız olmuş, ancak tüm bitki rejenerasyonu her iki çeşitte de gözlenmiştir; en yüksek bitki rejenerasyonu Baydar-2001 çeşidinde kotiledon explantlarında (%75), Muganlı-57 çeşidinde ise hipokotil explantlarından (%67) elde edilmiştir.

Sesame (Sesamum indicum L.) is grown both as a main and second crop after wheat in Turkey and one of the oldest oilseed in the world. The increasing demand of in vitro regeneration studies on sesame in Turkey is due to the limited varieties that produce low yields caused by a number of factors. The aim of this research is to study in vitro response ability of two sesame cultivars, Baydar-2001 and Muganlı-57. The experiments are classified in 5 groups; (i) testing sesame growth on control MS media against 0.5 mg/l gibberellic acid (GA3) hormone, (ii) comparing the plant growth regulators kinetin (KIN) and benzylaminopurine (BAP) at 0.5 mg/l on the effect of sesame regeneration, (ii) studying the effect of different sucrose concentrations (0 g, 5 g, 7.5 g, 10 g and 15 g), on germination, (iv) optimizing the best suitable sterilization protocol using 2% sodium hypochlorite at different time intervals (5, 10 or15 min), and (v) to attempt sesame regeneration using cotyledon and hypocotyl explants excided from salt-pre-treated seedlings using NaCl at different concentrations (0 mM, 50 mM, 100 mM and 150 mM). GA3 hormone at 0.5 mg/l resulted in a higher germination rate in explants compared to the control medium but the growth rate observed in the control medium was higher. According to the results, KIN at 0.5 mg/l is suitable to be used in sesame regeneration. Even though explants grown in BAP supplemented media had the longest root length at 8.5 cm highest shoot length 2.15 cm and shoot number 8.17 was observed on explants grown in KIN supplemented media, which might indicate that plants do not receive nutrients well with BAP. Of all the sucrose concentration tested, control (sucrose-free) treatment was sufficient for sesame germination and contamination rate to be reduced. Sucrose in sesame is directly proportional to its contamination rate. For sterilization 2% NaOCl concentration for 5 minutes is effective at reducing contamination of S. indicum L. Concentration for a longer time interval (10-15 minutes) inhibits seed germination. Data analysis showed that sesame salt tolerance is at zero mM, growth rate slows down at 50 mM and germination and growth at 100 mM -150 mM is inhibited and that pre-salt treatment of seeds inhibits or reduces regeneration ability in cotyledons and hypocotyl explants of the both sesame cultivars. Callus induction was unsuccessful but whole plant regeneration was observed in both cultivars with Baydar-2001 producing the highest cotyledon response rate (75%) and hypocotyl response rate (67%) and Muganli-57 had the lowest.