The effects of nanoparticules on in vitro micropropagation of avocado (Persea americana Mill.)

Abstract

Avokado (Persea americana Mill.), Lauraceae familyasına ait tropikal, subtropikal bir meyve ve yaprak dökmeyen bir bitkidir. Avokado meyvesi yüksek besin değeri sebebiyle çeşitli şekillerde tüketilir. Sağlıklı içeriği bulunan yağı ise, kozmetik, farmakoloji gibi alanlarda sıkça kullanılmasıyla bilinir. Bu nedenle üretimi hızla artan üretim talebini karşılamak için üretimini artırmak için in vitro çoğaltma yöntemleri kullanılabilir. Ayrıca, bitkilerin in vitro çoğaltımında nanopartiküllerin (NP) kullanımı da son yıllarda ivme kazanmıştır. Bu çalışmalarda kullanılabilecek nanopartiküllerden biri, düşük fitotoksisiteye sahip olduğu için sıfır değerlikli demir nanopartikülü (nZVI) olabilir. Avokado ve nanopartiküller üzerinden yapılan sınırlı çalışmalar sonucunda, farklı türde nanopartiküllerin uygulanması gündemdedir. Yüksek dozda sıfır değerlikli demir nanopartikülünün kullanımın bitkiler üzerinde toksik etki yaptığı çalışmalarla ispatlandığında, düşük dozda sıfır değerlikli demir nanopartikül konsantrasyonları tercih edilmiştir. Bu nedenle, serada yetiştirilen P. americana Mill. cv. Zutano bitkisinin fidelerinden nodal tomurcuklar kesilmiş, sterilize edilmiş ve ortamın farklı konsantrasyonlarda 6-benzil adenin (BA) içeren besiyerilerine in vitro koşullara aktarılmıştır. Optimum BA konsantrasyonunun belirlenmesinin ardından, sıfır değerlikli demir nanopartiküllerinin çeşitli konsantrasyonlarının (12.5; 25; 50 mg/L) etkisi de çoğalmayı teşvik etmek için sürgün uçları ve nodal tomurcuklar üzerinde değerlendirilmiştir. 30 günlük in vitro kültürden sonra, çoğalma yüzdesi, eksplant başına ortalama mikro sürgün sayısı ve ortalama mikro sürgün uzunluğu hesaplanmıştır. Ayrıca, naftalin asetik asit (NAA) ve indol-3-bütirik asidin (IBA) farklı konsantrasyonları (0.5, 1 ve 2 mg/L) katılarak mikro sürgünlerin köklenmesi de denenmiştir. Ancak, bu tezde kültür koşulları altında test edilen avokado eksplantlarından kök oluşumu elde edilmemiştir. Sonuç olarak, sıfır değerlikli demir nanopartikülünün daha düşük konsantrasyonlarının (12,5 ve 25 mg/L) sürgün uçlarında mikro sürgün çoğalmasında artışa neden olduğu belirlenmiştir.

Avocado (Persea americana Mill.) is a tropical, subtropical fruit and evergreen plant belonging to the Lauraceae family. Avocado fruit is known for its high nutritional value and healthy oil thus its production is increasing rapidly. Thus, in vitro propagation methods could be used to enhance its production. Moreover, the utilization of nanoparticles (NP) in plant in vitro propagation have also gained momentum in recent years. One of the nanoparticles that could be used in these studies could be zero valent iron nanoparticle (nZVI) since it has low phytotoxicity. This thesis nodal buds were cut from seedlings that is grown, P. americana Mill. cv. Zutano was used in greenhouse, sterilized and transferred to in vitro conditions with supplementation of the medium with different concentrations of 6-benzyl adenine (BA). Upon determination of optimum BA concentration, the influence of various concentrations of nZVI nanoparticles (12.5; 25; 50 mg/L) were also assessed on shoot tips and nodal buds to promote proliferation. After 30 days of in vitro culture, the percentage of proliferation, the average number of microshoots per explant, and the average microshoot length were calculated. In addition, rooting of microshoots were also tried to by incorporation of different concentrations (0.5, 1 and 2 mg/L) of naphthalene acetic acid (NAA) and indole-3-butyric acid (IBA). However, no root formation was obtained from avocado explants tested in this thesis under culture conditions. As a result, it was determined that lower concentrations of nZVI (12.5 and 25 mg/L) resulted a increase in microshoot proliferation in shoot tips.