An Overview of Applications of Nanoparticles in Plant Systems and Plant Tissue Cultures

Abstract

Dünya nüfusunun hızla artmasıyla birlikte, bitkiye ve bitkisel materyallere duyulan ihtiyaç da artma göstermiştir. Bitki biyoteknolojisi, bu ihtiyaçların karşılanması için iyi bir alternatiftir. Bitki biyoteknolojisinin en önemli kısmını oluşturan bitki doku kültürleri, farklı amaçlara yönelik birçok tekniği içermektedir. Bitki doku kültürü teknikleri; mikroçoğaltım, genetik manipülasyon, biyoaktif bileşik üretimi ve bitki gelişimi vb. alanlarda bitki biyolojisinin temel yapıtaşlarından biri olarak kabul edilmektedir. Nanoteknoloji, nano boyutlu yeni malzemelerin (nanomalzeme) üretimi, bunların tasarımını ve uygulamasını ele alan multidisipliner bir bilim dalıdır ve temelini nanopartiküller oluşturmaktadır. Nanopartiküllerin, bitki sistemlerinde ve bitki doku kültürlerindeki uygulamalarının bitki büyüme ve gelişme fizyolojisi üzerinde çeşitli etkileri mevcuttur. Bu alanlarda en çok çalışılan nanopartiküller; sırasıyla metal/metal oksit bazlılar, karbon bazlılar, kuantum noktaları, silikon ve polimerik nanopartiküllerdir. Bitki sistemlerinde nanopartiküllerin kullanıldığı çalışmalar incelendiğinde; tohum çimlenmesi, bitki büyümesi ve verim, sürgün rejenerasyonu, kök/sürgün uzunluğu ve biyokütle artışı gibi parametrelerde olumlu sonuçlar alındığı, fizyolojik/biyokimyasal aktiviteler açısından da indükleyici etkilerin belirlendiği raporlanmıştır. Ayrıca genetik modifikasyonun sağlanması, biyoaktif bileşiklerin üretiminin iyileştirilmesi, bitki korumanın sağlanmasının yanı sıra biyotik ve abiyotik strese karşı dayanıklılığı artırma gibi etkileri de belirlenmiştir. Son yıllarda, nanopartiküllerin bitki doku kültürlerinde gerçekleştirilen uygulamaları ile de eksplantlardan kontaminantların yok edilmesi, kallus indüksiyonu, sürgün rejenerasyonu, organogenez, somatik embriyogenez, somaklonal varyasyon, in vitro çiçeklenme, genetik transformasyon ve sekonder metabolit üretimine yönelik başarılı sonuçlar alınmıştır. Nanopartiküllerin bitki sistemlerinde ve bitki doku kültürlerindeki uygulanma başarısı, kullanılan nanopartikül çeşidine, dozuna ve üzerinde çalışılan bitki türüne bağlı olduğu ortaya konulmuştur. Bu derleme, nanoteknolojinin bitki sistemlerine ve bitki doku kültürlerine entegre edilmesine yönelik mevcut çalışmaların incelenerek, nanoteknoloji kullanımının olumlu yönlerinin ortaya konulmasını amaçlamıştır.