Research Article
BibTex RIS Cite

Research on the Use of a New Generation of Bioreactors in Propagation of Blueberry (Vaccinium corymbosum cv. Duke) by Tissue Culture

Year 2024, Volume: 53 Issue: Özel Sayı 1, 342 - 348, 16.07.2024
https://doi.org/10.53471/bahce.1513471

Abstract

Vaccinium corymbosum is a flowering plant belonging to the Ericaceae family of deciduous shrubs and is called highbush blueberry. Thanks to its nutritional value and high antioxidant content, interest in the production of blueberry has increased. Reproduction with tissue culture has an important place in meeting the growing need for seedlings in a fast and healthy manner under controlled conditions. This research; As part of the optimization of in vitro blueberry plant propagation, propagation trials of Duke cultivar on semisolid nutrient medium containing agar and TIS bioreactor system (SETIS®) were established. The pH was adjusted to 5.0 by adding 2 mg.L⁻¹ Zeatin and 30 g.L⁻¹ sucrose to DKW and WPM basic nutrient media. 2 cm explants with 2 nodes prepared from in vitro propagated shoots were placed on semi-solid or liquid medium. At the end of four weeks of culture, shoot proliferation on DKW medium with agar (number): 13.80; mean shoot length (mm): 29.19; 25.56 shoots in TIS DKW medium; 32.79 mm. Values in WPM medium with agar were obtained as 5.28 shoots and 14.80 mm, respectively, and 11.00 shoots and 18.97 mm in TIS WPM medium. The results of the study showed that the new generation ‘temporary immersion bioreactor system’ gave more positive results in in vitro propagation of blueberry than semi-solid media with agar in terms of obtaining high growth capacity and healthy shoots.

References

  • Doğu Karadeniz Kalkınma Ajansı Faaliyet Raporu, 2015.
  • Anonim, 2021. Blueberry global production and top producing countries. https://www.tridge.co/ intelligences/billberry/production (Erişim Tarihi: 20.02.2021).
  • Anonim, 2022. TÜİK (2022). Maviyemiş üretim değerleri. tuikweb.tuik.gov.tr (Erişim Tarihi: 04.09.2023).
  • Meiners, J., Schwab, M., Szankowski, I. 2007. Efficient in vitro regeneration systems for Vaccinium species. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 89, 169-176.
  • Aka Kaçar, Y., Biçen, B., Şimşek, Ö., Dönmez, D., Erol, M. 2020. Evaluation and comparison of a new type of temporary immersion system (TIS) bioreactors for myrtle (Myrtus communis L.). Applied Ecology and Environmental Research doi:10.15666/aeer/1801_16111620. 18(1):1611-1620.
  • Georgiev, V., Schumann, A., Pavlov, A., Bley, T. 2014. Temporary immersion systems in plant biotechnology. Engineering in Life Sciences 14(6):607-621.
  • https://setis-systems.be/about/tis-technology (Erişim Tarihi: 04.09.2023)
  • Albarran, J., Bertrand, B., Lartaud, M., Etienne, H. 2005. Cycle characteristics in a temporary immersion bioreactor affect regeneration, morphology, water and mineral status of coffee (Coffea arabica) somatic embryos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 81(1):27-36.
  • Piao, X.C., Chakrabarty, D., Hahn, E.J., Paek, K.Y. 2003. A simple method for mass production of potato micro tubers using a bioreactor system. Current Science 84(8):1129-1132.
  • Roels, S., Escalona, M., Cejas, I., Noceda, C., Rodriguez, R., Canal, M.J., Sandoval, J., Debergh, P. 2005. Optimization of plantain (Musa AAB) micropropagation by temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 82:57-66.
  • Scherer, R.F., Garcia, A.C., de Freitas Fraga, H.P., Dal Vesco, L.L., Steinmacher, D.A., Guerra, M.P. 2013. Nodule cluster cultures and temporary immersion bioreactors as a high performance micropropagation strategy in pineapple (Ananas comosus var. comosus). Scientia Horticulturae 151:38-45.
  • Escalona, M., Samson, G., Borroto, C., Desjardins, Y. 2003. Physiology of effects of temporary immersion bioreactors on micro propagated pineapple plantlets. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 39:651-656.
  • Ross, S., Castillo, A. 2009. Propagación masal de Vaccinium corymbosum en bioreactores. Agrociencia Uruguay 13(2):1-8.
  • Lorenzo, J.C., González, B.L., Escalona, M., Teisson, C., Borroto, C. 1998. Sugarcane shoot formation in an improved temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 54(3):197-200.
  • Chakrabarty, D., Hahn, E.J., Yoon, Y.J., Paek, K.Y. 2003. Micropropagation of apple rootstock M.9 EMLA using bioreactor. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology 78(5):605-609.
  • Clapa, D., Harta, M., Borsai, O., Pamfil, D. 2019. Micropropagation of Vaccinium corymbosum L. and Corylus avellana L. using a temporary immersion bioreactor system. Agricultura (3-4): 111-112.
  • Akdemir, H., Süzerer, V., Onay, A., Tilkat, E., Ersali, Y., Çiftçi, Y.O. 2014. Micropropagation of the pistachio and its rootstocks by temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) 117, 65-76.
  • Ibaraki, Y. 2001. Automation in somatic embryo production. Progress in Biotechnology 18:365-374.
  • Paek, K.Y., Chakrabarty, D., Hahn, E.J. 2005. Application of bioreactor systems for large scale production of horticultural and medicinal plants. Liquid Culture Systems for in vitro Plant Propagation, pp:95-116.
  • Driver, J.A., Kuniyuki, A.H. 1984. In vitro propagation of Paradox walnut rootstock. HortScience 19(4):507-509.
  • Lloyd, G., McCown, B. 1981. Commercially-feasible micro-propagation of Mountain Laurel, Kalmia latifolia, by use of shoot-tip culture. Proceedings of the International Plant Propagators Society 30:421-427.
  • Debnath, S.C., K.B. McRae, 2001. An efficient in vitro shoot propagation of cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) by axillary bud proliferation. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant 37:243-249.
  • Arencibia, A.D., Vergara, C., Quiroz, K., Carrasco, B., Bravo, C., Garcia-Gonzales, R. 2013. An approach for micropropagation of blueberry (Vaccinium corymbosum L.) plants mediated by temporary immersion bioreactors (TIBs). American Journal of Plant Sciences, 4(5), Article ID:32135. doi:10.4236/ajps.2013.45126.
  • Debnath, S.C. 2009. A scale-up system for lowbush blueberry micropropagation using a bioreactor. HortScience 44(7):1962-1966.
  • Dewir, Y.H., Chakrabarty, D., Hahn, E.J., Paek, K.Y. 2006. A simple method for mass propagation of Spathiphyllum cannifolium using an airlift bioreactor. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant 42:291-297.
  • Özden, Y., Özüdoğru, E.A., Ergun, K., Akdemir, H., 2010. Zeytin (Olea europaea) bitkisinin geçici daldırma biyoreaktör sistemleri (TIS) ile in vitro sürgün çoğaltımının iyileştirilmesi. Zeytin Bilimi 1(1):1-6.
  • Umarusman, M.A., Şimşek, Ö., Biçen, B., Serçe, S., Kaçar, Y.A. 2020. Farklı böğürtlen (Rubus fruticosus L.) çeşitlerinin klasik ve yeni nesil doku kültürü teknikleri ile mikro çoğaltım olanaklarının araştırılması. Alatarım 19(2):75-84.
  • Cengiz, M., Kaçar, Y.A. 2019. Micropropagation of some citrus rootstocks with classical and new generation tissue culture techniques. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology 7(9):1469-1478.
  • Lyam, P.T., Musa, M., Jamaleddine, Z., Okere, U.A., Odofin, W.T. 2012. Temporary Immersion Bioreactors (TIBs) potential in meeting crop production demand in Nigeria. Journal of Biology and Life Sciences 3(1):66-86.
  • Niemenak, N., Saare-Surminski, K., Rohsius, C., Ndoumou, D.O., Lieberei, R. 2008. Regeneration of somatic embryos in Theobroma cacao L. in temporary immersion bioreactor and analyses of free amino acids in different tissues. Plant Cell Reports 27:667-676.
  • Liu, L., Li, S., Yu, K., Tang, H., Liu, H., Dan, M., Lu, M. 2010. Rapid propagation of virus-free sugarcane plantlets via temporary immersion bioreactor system. Agricultural Science & Technology-Hunan 11(5):148-190.
  • Welander, M., Sayegh, A., Hagwall, F., Kuznetsova, T., Holefors, A. 2016. Technical improvement of a new bioreactor for large scale micropropagation of several Vaccinium cultivars. In 11. International Vaccinium Symposium 1180, 387-392.

Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma

Year 2024, Volume: 53 Issue: Özel Sayı 1, 342 - 348, 16.07.2024
https://doi.org/10.53471/bahce.1513471

Abstract

Vaccinium corymbosum, yaprak döken çalıların Ericaceae ailesine mensup çiçekli bitki olup yüksek boylu maviyemiş olarak adlandırılmaktadır. Besin değeri ve yüksek antioksidan içeriği sayesinde maviyemişin üretimine ilgi artmıştır. Buna bağlı olarak artan fidan ihtiyacının kontrollü koşullarda, hızlı ve sağlıklı olarak karşılanmasında doku kültürüyle çoğaltımın önemli yeri bulunmaktadır. Bu araştırma; in vitro maviyemiş bitkisi çoğaltımının optimizasyonu kapsamında, Duke çeşidinin agar içeren yarı-katı besin ortamında ve TIS biyoreaktör sisteminde (SETIS®) çoğaltım denemeleri üzerine yürütülmüştür. DKW ve WPM temel besin ortamlarına 2 mg.L⁻¹ Zeatin ve 30 g.L⁻¹ sükroz ilave edilerek pH 5.0’e ayarlanmıştır. In vitro çoğaltılmış sürgünlerden hazırlanan 2 cm’lik iki boğum içeren eksplantları agarlı veya sıvı ortama yerleştirilmiştir. Dört haftalık kültürün sonunda yarı-katı DKW ortamındaki ortalama sürgün proliferasyonu (adet): 13.80; ortalama sürgün boyu (mm): 29.19 iken; TIS DKW ortamında 25.56 adet; 32.79 mm olmuştur. Agarlı WPM ortamındaki değerler sırasıyla 5.28 adet ve 14.80 mm olarak elde edilmiş, TIS WPM ortamında ise 11.00 adet ve 18.97 mm olarak hesaplanmıştır. Çalışma sonuçları yeni nesil ‘geçici daldırma biyoreaktör sisteminin’ maviyemişin in vitro çoğaltımında, yüksek çoğalma kapasitesi ve sağlıklı sürgünler elde etme açısından agarlı yarı-katı ortamlara göre daha olumlu sonuçlar verdiğini göstermiştir.

References

  • Doğu Karadeniz Kalkınma Ajansı Faaliyet Raporu, 2015.
  • Anonim, 2021. Blueberry global production and top producing countries. https://www.tridge.co/ intelligences/billberry/production (Erişim Tarihi: 20.02.2021).
  • Anonim, 2022. TÜİK (2022). Maviyemiş üretim değerleri. tuikweb.tuik.gov.tr (Erişim Tarihi: 04.09.2023).
  • Meiners, J., Schwab, M., Szankowski, I. 2007. Efficient in vitro regeneration systems for Vaccinium species. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 89, 169-176.
  • Aka Kaçar, Y., Biçen, B., Şimşek, Ö., Dönmez, D., Erol, M. 2020. Evaluation and comparison of a new type of temporary immersion system (TIS) bioreactors for myrtle (Myrtus communis L.). Applied Ecology and Environmental Research doi:10.15666/aeer/1801_16111620. 18(1):1611-1620.
  • Georgiev, V., Schumann, A., Pavlov, A., Bley, T. 2014. Temporary immersion systems in plant biotechnology. Engineering in Life Sciences 14(6):607-621.
  • https://setis-systems.be/about/tis-technology (Erişim Tarihi: 04.09.2023)
  • Albarran, J., Bertrand, B., Lartaud, M., Etienne, H. 2005. Cycle characteristics in a temporary immersion bioreactor affect regeneration, morphology, water and mineral status of coffee (Coffea arabica) somatic embryos. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 81(1):27-36.
  • Piao, X.C., Chakrabarty, D., Hahn, E.J., Paek, K.Y. 2003. A simple method for mass production of potato micro tubers using a bioreactor system. Current Science 84(8):1129-1132.
  • Roels, S., Escalona, M., Cejas, I., Noceda, C., Rodriguez, R., Canal, M.J., Sandoval, J., Debergh, P. 2005. Optimization of plantain (Musa AAB) micropropagation by temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 82:57-66.
  • Scherer, R.F., Garcia, A.C., de Freitas Fraga, H.P., Dal Vesco, L.L., Steinmacher, D.A., Guerra, M.P. 2013. Nodule cluster cultures and temporary immersion bioreactors as a high performance micropropagation strategy in pineapple (Ananas comosus var. comosus). Scientia Horticulturae 151:38-45.
  • Escalona, M., Samson, G., Borroto, C., Desjardins, Y. 2003. Physiology of effects of temporary immersion bioreactors on micro propagated pineapple plantlets. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 39:651-656.
  • Ross, S., Castillo, A. 2009. Propagación masal de Vaccinium corymbosum en bioreactores. Agrociencia Uruguay 13(2):1-8.
  • Lorenzo, J.C., González, B.L., Escalona, M., Teisson, C., Borroto, C. 1998. Sugarcane shoot formation in an improved temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 54(3):197-200.
  • Chakrabarty, D., Hahn, E.J., Yoon, Y.J., Paek, K.Y. 2003. Micropropagation of apple rootstock M.9 EMLA using bioreactor. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology 78(5):605-609.
  • Clapa, D., Harta, M., Borsai, O., Pamfil, D. 2019. Micropropagation of Vaccinium corymbosum L. and Corylus avellana L. using a temporary immersion bioreactor system. Agricultura (3-4): 111-112.
  • Akdemir, H., Süzerer, V., Onay, A., Tilkat, E., Ersali, Y., Çiftçi, Y.O. 2014. Micropropagation of the pistachio and its rootstocks by temporary immersion system. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) 117, 65-76.
  • Ibaraki, Y. 2001. Automation in somatic embryo production. Progress in Biotechnology 18:365-374.
  • Paek, K.Y., Chakrabarty, D., Hahn, E.J. 2005. Application of bioreactor systems for large scale production of horticultural and medicinal plants. Liquid Culture Systems for in vitro Plant Propagation, pp:95-116.
  • Driver, J.A., Kuniyuki, A.H. 1984. In vitro propagation of Paradox walnut rootstock. HortScience 19(4):507-509.
  • Lloyd, G., McCown, B. 1981. Commercially-feasible micro-propagation of Mountain Laurel, Kalmia latifolia, by use of shoot-tip culture. Proceedings of the International Plant Propagators Society 30:421-427.
  • Debnath, S.C., K.B. McRae, 2001. An efficient in vitro shoot propagation of cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) by axillary bud proliferation. In Vitro Cell. Dev. Biol. Plant 37:243-249.
  • Arencibia, A.D., Vergara, C., Quiroz, K., Carrasco, B., Bravo, C., Garcia-Gonzales, R. 2013. An approach for micropropagation of blueberry (Vaccinium corymbosum L.) plants mediated by temporary immersion bioreactors (TIBs). American Journal of Plant Sciences, 4(5), Article ID:32135. doi:10.4236/ajps.2013.45126.
  • Debnath, S.C. 2009. A scale-up system for lowbush blueberry micropropagation using a bioreactor. HortScience 44(7):1962-1966.
  • Dewir, Y.H., Chakrabarty, D., Hahn, E.J., Paek, K.Y. 2006. A simple method for mass propagation of Spathiphyllum cannifolium using an airlift bioreactor. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant 42:291-297.
  • Özden, Y., Özüdoğru, E.A., Ergun, K., Akdemir, H., 2010. Zeytin (Olea europaea) bitkisinin geçici daldırma biyoreaktör sistemleri (TIS) ile in vitro sürgün çoğaltımının iyileştirilmesi. Zeytin Bilimi 1(1):1-6.
  • Umarusman, M.A., Şimşek, Ö., Biçen, B., Serçe, S., Kaçar, Y.A. 2020. Farklı böğürtlen (Rubus fruticosus L.) çeşitlerinin klasik ve yeni nesil doku kültürü teknikleri ile mikro çoğaltım olanaklarının araştırılması. Alatarım 19(2):75-84.
  • Cengiz, M., Kaçar, Y.A. 2019. Micropropagation of some citrus rootstocks with classical and new generation tissue culture techniques. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology 7(9):1469-1478.
  • Lyam, P.T., Musa, M., Jamaleddine, Z., Okere, U.A., Odofin, W.T. 2012. Temporary Immersion Bioreactors (TIBs) potential in meeting crop production demand in Nigeria. Journal of Biology and Life Sciences 3(1):66-86.
  • Niemenak, N., Saare-Surminski, K., Rohsius, C., Ndoumou, D.O., Lieberei, R. 2008. Regeneration of somatic embryos in Theobroma cacao L. in temporary immersion bioreactor and analyses of free amino acids in different tissues. Plant Cell Reports 27:667-676.
  • Liu, L., Li, S., Yu, K., Tang, H., Liu, H., Dan, M., Lu, M. 2010. Rapid propagation of virus-free sugarcane plantlets via temporary immersion bioreactor system. Agricultural Science & Technology-Hunan 11(5):148-190.
  • Welander, M., Sayegh, A., Hagwall, F., Kuznetsova, T., Holefors, A. 2016. Technical improvement of a new bioreactor for large scale micropropagation of several Vaccinium cultivars. In 11. International Vaccinium Symposium 1180, 387-392.
There are 32 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Pomology and Treatment
Journal Section Makaleler
Authors

Ebru Akyüz 0000-0003-1630-807X

Evrim Okutan This is me 0009-0000-7996-5371

Okan Sarıtoprak This is me 0009-0005-8106-8799

Şeküre Şebnem Ellialtıoğlu 0000-0002-3851-466X

Mehmet Polat 0000-0002-2415-4229

Hakan Aktaş

Publication Date July 16, 2024
Submission Date August 16, 2023
Acceptance Date August 30, 2023
Published in Issue Year 2024 Volume: 53 Issue: Özel Sayı 1

Cite

APA Akyüz, E., Okutan, E., Sarıtoprak, O., Ellialtıoğlu, Ş. Ş., et al. (2024). Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. Bahçe, 53(Özel Sayı 1), 342-348. https://doi.org/10.53471/bahce.1513471
AMA Akyüz E, Okutan E, Sarıtoprak O, Ellialtıoğlu ŞŞ, Polat M, Aktaş H. Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. Bahçe. July 2024;53(Özel Sayı 1):342-348. doi:10.53471/bahce.1513471
Chicago Akyüz, Ebru, Evrim Okutan, Okan Sarıtoprak, Şeküre Şebnem Ellialtıoğlu, Mehmet Polat, and Hakan Aktaş. “Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium Corymbosum Cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma”. Bahçe 53, no. Özel Sayı 1 (July 2024): 342-48. https://doi.org/10.53471/bahce.1513471.
EndNote Akyüz E, Okutan E, Sarıtoprak O, Ellialtıoğlu ŞŞ, Polat M, Aktaş H (July 1, 2024) Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. Bahçe 53 Özel Sayı 1 342–348.
IEEE E. Akyüz, E. Okutan, O. Sarıtoprak, Ş. Ş. Ellialtıoğlu, M. Polat, and H. Aktaş, “Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma”, Bahçe, vol. 53, no. Özel Sayı 1, pp. 342–348, 2024, doi: 10.53471/bahce.1513471.
ISNAD Akyüz, Ebru et al. “Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium Corymbosum Cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma”. Bahçe 53/Özel Sayı 1 (July 2024), 342-348. https://doi.org/10.53471/bahce.1513471.
JAMA Akyüz E, Okutan E, Sarıtoprak O, Ellialtıoğlu ŞŞ, Polat M, Aktaş H. Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. Bahçe. 2024;53:342–348.
MLA Akyüz, Ebru et al. “Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium Corymbosum Cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma”. Bahçe, vol. 53, no. Özel Sayı 1, 2024, pp. 342-8, doi:10.53471/bahce.1513471.
Vancouver Akyüz E, Okutan E, Sarıtoprak O, Ellialtıoğlu ŞŞ, Polat M, Aktaş H. Doku Kültürüyle Maviyemiş (Vaccinium corymbosum cv. Duke) Çoğaltımında Yeni Nesil Biyoreaktör Kullanımı Üzerine Bir Araştırma. Bahçe. 2024;53(Özel Sayı 1):342-8.

BAHCE Journal
bahcejournal@gmail.com
https://bahcejournal.org
Atatürk Horticultural Central Research Institute, Yalova 77100 TÜRKİYE
X (Twitter)LinkedinFacebookInstagram