1
T.C. ANKARA ÜNİVERSİTESİ
BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ KESİN RAPORU
Mercimek ve Nohut Bitkilerinde Kuraklığa Bağlı Oksidatif Stres ve Fizyolojik Tolerans Mekanizmalarının Belirlenmesi
Proje Yöneticisi
Prof.Dr. Aydın GÜNEŞ
Yardımcı Araştırıcılar
Prof.Dr.M. Sait ADAK, Prof.Dr.Ali İNAL, Prof.Dr.Ali İNAL
Prof.Dr. Mehmet ALPASLAN,
Araş.Gör. Figen ERASLAN, Araş.Gör. Nuray ÇİÇEK,
Araş.Gör. Nihal KAYAN, Zir. Müh. Bedia SOYLU
Proje Numarası: 20030711074.
Başlama Tarihi: 3.8.2004
Bitiş Tarihi: 3.8.2006
Rapor Tarihi: 22.07.2006
Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara - " 2006 "
EK-8
2
RAPOR FORMATI
Bilgisayarda 12 punto büyüklüğünde karakterler ile, tercihan "Times New Roman" stili kullanılarak yazılacak ve aşağıdaki kesimlerden (alt kesimler de dahildir) oluşacaktır.
I. Projenin Türkçe ve İngilizce Adı ve Özetleri
II. Amaç ve Kapsam
III. Materyal ve Yöntem
IV. Analiz ve Bulgular
V. Sonuç ve Öneriler
VI. Kaynaklar
VII. Ekler
a) Mali Bilanço ve Açıklamaları
b) Makine ve Teçhizatın Konumu ve İlerideki Kullanımına Dair Açıklamalar (BAP Demirbaş numaraları dahil )
c) Teknik ve Bilimsel Ayrıntılar (varsa Kesim III'de yer almayan analiz ayrıntıları)
d) Sunumlar (bildiriler ve teknik raporlar)
e) Yayınlar (hakemli bilimsel dergiler) ve tezler
NOT :Verilen kesin rapor 2 nüsha olarak ciltsiz şekilde verilecek, kesin rapor Komisyon onayından sonra ciltlenerek bir kopyasının yer aldığı CD veya disket ile verilecektir.
3
I. Projenin Türkçe ve İngilizce Adı ve Özetleri
Mercimek ve Nohut Bitkilerinde Kuraklığa Bağlı Oksidatif Stres ve Fizyolojik Tolerans Mekanizmalarının Belirlenmesi
Özet
Kurak ve yarı kurak koşullarda yetiştirilen nohut ve mercimek bitkisinde kuraklık verimliliği
kısıtlayan en önemli etkendir. Nohut ve mercimek çeşitlerinin kurağa toleransları ile ilgili
bilinenler çok azdır. Bu çalışmada Türkiyede yaygın olarak yetiştirilen 11 nohut (Cicer
arietinum L.) (Menemen-92, Akçin, Aydin-92, İzmir-92, Kusmen, Canitez-87, Gokçe, Sarı,
Uzunlu-99, Er-99 ve ILC-195) ve 6 mercimek (Malazgirt 89, Özbek, Fırat 87, Sazak 91, Emre 20
ve Kayı 91) çeşitinin kuraklığa tolerans mekanizmaları araştırılmıştır. Bu amaçla sulu ve kuru
koşullarda yetiştirilen çeşitlerinin kuraklık stabilite indeksleri (KHI) belirlenmiştir. Bitkilerin
KHI ile kuraklığa (oksidadif strese) göstermiş oldukları tepkiler veya tolerans mekanizmaları,
H2O2 oluşumu, lipid peroksidasyonu ve buna bağlı olarak membranlarında oluşan zararlanmalar
ve prolin ve askorbik asit akümülasyonu ile açıklanmıştır. Ayrıca kuraklığa toleranslı çeşitlerin
seçiminde kullanılan veya kullanılma potansiyeli olan stoma direnci, bitki sıcaklığı, nisbi
klorofil, nisbi nem içeriği, yaprak su tutma kapasitesi gibi fizyolojik parametreler belirlenmiştir.
Ayrıca bu fizyolojik parametreler ile bitkide oluşan biyokimyasal değişimler arasındaki ilişkiler
ve kuraklığın nohut çeşitler üzerinde mineral beslenme performanslarında meydana getirdiği
değişimler de ortaya konulmuştur. Bu çalışmada ayrıca kurağa dayanıklı çeşitlerin beslenme (N,
P, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Mn and B) performansları da belirlenmiş ve besin maddesi kullanım
etkinliği ile kuraklığa tolerans arasında önemli ilişkiler belirlenmiştir.
4
Oxidatie Stress Depending on Drought and Determination Physiological Tolerance Mechanism in Chickpea and Lentil cultivars
Abstract
Drought is one of the most important factors limiting chickpea and lentil production in arid and
semi-arid regions. Screening for drought tolerance, traits are important. And it is essential to
identify the physiological mechanisms of drought tolerance to complete conventional breeding
program. Glasshouse experiment has been carried out to study the genotypic variation among 11
chickpea (Cicer arietinum L.) (Menemen-92, Akçin, Aydin-92, İzmir-92, Kusmen, Canitez-87,
Gokçe, Sarı, Uzunlu-99, Er-99 and ILC-195) and 6 lentil (Malazgirt 89, Özbek, Fırat 87, Sazak
91, Emre 20 and Kayı 91) cultivars. Plants were grown either optimal or drought stress
implemented at pre- and post-anthesis stages. The drought susceptibility index (KHI) was used
as the measure of drought tolerance. Relationships between KHI and excised–leaf water loss
(RWL), relative water content (RWC), membrane permeability, ascorbic acid, proline,
chlorophyll, lipid peroxidation, and hydrogen peroxide concentrations were determined in order
to find out whether those physiological parameters could be used as the genotypic selection
criteria for drought tolerance. The results of this study indicated that there was a wide variation
in tolerance to drought stress among the chickpea cultivars that can be exploited in breeding new
chickpea cultivars with high drought tolerance. The results also demonstrated that drought
tolerant cultivars have higher RWC, ascorbic acid and proline concentration, but lower RWL and
membrane permeability in comparison to drought susceptible cultivars. The significant and a
well defined relationships between KHI and RWC, RWL, ascorbic acid, proline and membrane
permeability were found. It was concluded that these parameters could be instrumental in
predicting the drought tolerance of chickpea cultivars. There is little information regarding
5
genotypic variation for drought tolerance in different cultivars of plants and its relation with
nutrient accumulation. Accumulation of mineral nutrients in chickpea cultivars might be
important response in drought tolerance. The total nutrient accumulation efficiency of the
cultivars were also very significantly correlated with the relative growth reduction ration (RGR)
both in EKS and GKS treatments giving correlation coefficients (r) of - 7859 and - 0.7678,
p<0.01, respectively. It can be concluded that accumulation of mineral nutrients in chickpea
cultivars grown under drought stress may exert a possible role in drought tolerance.
II. Amaç ve Kapsam
Önerilen bu proje ile Türkiye de yaygın olarak yetiştirilen 11 nohut (Menemen-92, Akçin,
Aydin-92, İzmir-92, Kusmen, Canitez-87, Gokçe, Sarı, Uzunlu-99, Er-99 and ILC-195) ve 6
mercimek (Malazgirt 89, Özbek, Fırat 87, Sazak 91, Emre 20 ve Kayı 91) çeşidinin kuraklığa
toleransları araştırılmıştır. Kuraklığın etkisi ile oluşan oksidatif stresin nohut çeşitlerinde
yarattığı fizyolojik ve biyokimyasal değişimler incelenerek, kuraklığa tolerans mekanizması
belirlenecektir. Değerlendirmeye alınan bu fizyolojik ve biyokimyasal parametrelerin nohut
çeşitlerinde kuraklık tarama (screening) ve ıslah çalışmalarında kullanılma potansiyelleri ortaya
konulacaktır. Bunun yanında nohut çeşitlerinin optimum ve kurak koşullardaki beslenme
performanslarının da ortaya konulması projenin temel konusudur. Kuraklık stresinde bitkiler
yeterince beslenememelerinin yanında oksidatif strese girmektedirler. Oksidatif strese yol açan
koşullarda bitkilerin membran lipidleri bundan zarar görmektedir ve bitkilerin tolerans seviyeleri
azalmaktadır. Bu çalışma ile nohut ve mercimek bitkilerinin değişik genotipleri ele alınacak ve
bu genotipler gelişmelerinin değişik dönemlerinde su stresine sokularak bitkilerde oluşan
fizyolojik değişimler ve bunun membranlarda oluşan zararla ilişkileri ortaya konulacaktır. Ayrıca
su stresinin bitkilerin beslenmeleri üzerine etkilerinin belirlenmeside amaçlanmıştır.
6
Bitkiler yaşam süreçleri içerisinde değişik stres koşulları ile karşılaşırlar. Stres altında
bitkilerin gelişmeleri, metabolizmaları ve verimleri önemli ölçüde olumsuz etkilenir. Kuraklık,
yetersiz beslenme, tuzluluk, düşük ve yüksek sıcaklık, toprak ve atmosfer kirliliği, radyasyon
bitkisel üretimde verimi sınırlandıran abiotik streslerdir (Lawlor, 2002). Sayılan abiotik stresler
içinde kuraklık bitkisel üretimi sınırlandıran en önemli stres koşuludur. Bitkiler kuraklık stresi ile
kökleri yeterince su alamadığında veya transpirasyon oranının çok yüksek olduğu durumlarda
tanışırlar. Bu iki koşul kurak ve yarı kurak bölgelerde sıklıkla oluşur. Bitkiler kuraklığa tolerans
bakımından önemli farklılık gösterdiği gibi, aynı bitkinin değişik çeşitleri arasında da önemli
farklılıklar görülür. Giderek azalan tarım alanlarında, strese yol açan olumsuz çevre koşullarına
karşı bitkisel üretimde verimliliği artırmak önemlidir. Bununda yolu stres koşullarına dayanıklı
bireylerin seçilmesi veya ıslahıdır. Nohut ve mercimek ülkemizde yaklaşık 1.200.000 ha alanda
üretimi yapılan ve birim alandan 1 ton/ha’ a yakın verim alınan, genellikle tahıllar ile
münavebeye giren baklagillerdir. Kıyı bölgelerlimiz hariç, orta Anadolu da genellikle
sulanmadan yetiştirilen nohut ve mercimek kuraklık tehdidi altında bulunmakta ve bu yüzden
verim ve kalite kayıpları nohut bitkisi yetiştiriciliğinde önemli bir sorundur. Ülkemizde ve
dünyada tahıllar özellikle de buğday ile bu konuda çok sayıda çalışma yapılmıştır ve yapılmaya
devam edilmektedir. Ülkemize ait nohut ve mercimek çeşitlerinin kuraklığa dayanıklılıkları ile
ilgili bir çalışmaya rastlanılmamıştır. Bu çalışmanın amacı, Türkiye de yaygın olarak yetiştirilen
nohut ve mercimek çeşitleri arasında kurağa dayanıklı olan çeşitlerin seçilmesidir. Kuraklığa
dayanıklı bitki çeşitlerinin seçiminde literatür özeti bölümünde de ifade edildiği gibi çoğunlukla
yaprak su tutma kapasitesi, yaprak nispi nem içeriği gibi bazı fizyolojik veya morfolojik
parametreler dikkate alınmaktadır. Kuraklığın bitki üzerindeki büyümede gerileme, yaprakların
küçülmesi gibi genel etkileri iyi bilinmektedir. Bununla birlikte kuraklığın bitkideki fizyolojik ve
biyokimyasal etkileri tam olarak anlaşılamamıştır (Zhu, 2002; Chaitanya et al., 2003; Chaves et
7
al., 2003). Bu çalışmada kuraklığa dayanıklı çeşitlerin seçiminde kuraklık stabilite indeKHI,
yaprak su tutma kapasitesi, yaprak nisbi nem içeriği, nisbi klorofil, membran geçirgenliği, prolin
akümülasyonu, H2O2 akümülasyonu, lipid peroksidasyonu, stoma direnci ve yaprak sıcaklığı
gibi parametreler belirlenecektir. Böylece kuraklığa toleransın bir ölçütü olan kuraklık stabilite
indeksi ile incelenen fizyolojik ve biyokimyasal parametrelerin ilişkileri ortaya konulacaktır.
Ayrıca bu çalışma ile ele alınan parametrelerin tarama (screening) çalışmalarında kuraklığa
dayanıklılık parametresi olarak kullanılma olanakları da belirlenecektir. Söz konusu
parametrelerden bazıları değişik araştırıcılar kuraklık stresi sonucunda oluşan değişimler olarak
belirlenmiştir. Bununla birlikte tarama (screening) çalışmalarında, bizim çalışmamızda ele
aldığımız parametrelerin birçoğu kullanılmamıştır. Bu yönüyle önermiş olduğuz proje ile önemli
bir boşluk doldurulmuş olacaktır. Bu güne kadar kuraklık toleransı çalışmaları çoğunlukla
tahıllar ile yürütülmüş ve ne yazık ki baklagillerle ilgili çalışmalar sınırlı sayıdadır. Yine bu tip
çalışmalar özellikle sera veya büyütme odalarında yapıldığı için sonuçları pratiğe aktarma ile
ilgili kaygılar hep vardır.
Nohutta ve mercimekte ürün kalitesinin iyileştirilmesi ve verimliliğin artırılması Dünya
Bankası’nca desteklenen “Türkiye Tarımsal Araştırma Projesi” kapsamında 1995 yılında
hazırlanan Tarım ve Köyişleri Bakanlığı ile Orman Bakanlığı Master Planları’nda öncelikli alan
olarak ilan edilmiştir.
Tarım yapılan alanların yaklaşık olarak üçte ikisinde su yetersizliği bulunmakta, geri
kalanında ise kuraklık periyodik olarak bitkisel üretimi sınırlandırmaktadır (Kramer, 1980).
Nohut ve mercimek ülkemizde bazı kıyı bölgelerimiz hariç, özellikle orta anadoluda sulanmadan
kuru koşullarda yetiştirilmektedir. Ülkemizde ve dünyanın pek çok yerinde kurak ve yarı kurak
koşullarda zorunlu üretim deseni içerisinde yer alan nohut ve mercimek üretiminde kuraklık
stresi verimi önemli düzeyde kısıtlamaktadır. İnsanlar için değerli bir protein kaynağı olan
8
nohutta verimliliği artırmak önemlidir. Nohut ve mercimek yetiştiriciliğinde verim doğrudan
ekolojik koşulların etkisi altındadır. Ekolojik koşullara büyük oranda insan müdahalesi söz
konusu olmadığına göre, biz araştırıcılara düşen bu konuda verimli çeşitlerin ortaya konulması
veya geliştirilmesidir. Günümüzde genetik seleksiyona yönelik çalışmalar giderek önem
kazanmaktadır. Olası stres koşullarını ortadan kaldırmak çoğu zaman mümkün olmadığına göre
bu koşullara dayanıklı olan, bir başka ifade ile diğerlerine göre daha yüksek performansı olan
çeşitlerin tespit edilmesi ile verimliliği artırmak mümkündür.
Kuraklık etkisi ile bitkilerde yaprakların nispi nem içeriğinin (NNİ) ve yaprak su
potansiyelinin düşmesi fotosentez oranını azaltmaktadır. (Lawlor and Cornic, 2002). Kuraklık
sonucu fotosentez oranının azalmasının stomaların kapanması sonucumu yoksa bunun metabolik
bir gereklilikmi olduğu tartışılmaktadır (Lawson et al., 2003). Bununla birlikte kuraklık
koşullarında fotosentez oranının azalmasının temel sebebinin stomatal sınırlamadan kaynaklığı
genellikle kabul edilmektedir (Cornic, 2000). Stomaların kapanması ile fotosentez oranı ve içsel
CO2 konsantrasyonu azalmakta, bu da sonuç olarak fotosentez metabolizmasını inhibe
etmektedir. Artan kuraklık derecesine bağlı olarak stomalar başarılı bir şekilde kapanmaktadır.
Kuraklığın derecesine bağlı olarak stomaların kapanması köklerde sentezlenen absisik asitin
kimyasal sinyallerinin yapraklara transpirasyon akımı ile sağlanmaktadır. Ksilemdeki absisik asit
konsantrasyonu ile stoma direnci arasında önemli pozitif korelasyonlar belirlenmiştir (Socias et
al., 1997). Kuraklık stresinde stomaların kapanması bitkilerin beslenme durumlarını da olumsuz
etkilemektedir (Oren et al., 1999).
Kuraklık stresinde yaprakların absorbe ettiği ışık miktarı ve yararlanılan ışık arasındaki
dengenin bozulması nedeniyle fotosentez aktivitesinin engellendiği bilinmektedir (Foyer and
Noctor, 2000). Bu koşullarda fotosistem II’ de elektronların oluşması ve kullanılması arasındaki
9
denge bozulur. Kuraklık stresi altındaki bitkilerin kloroplastlarındaki bu fotokimyasal değişimler
fotosistem II de aşırı miktarda biriken ve kullanılamayan ışık enerjisi dokularda aktif oksijen
türevlerinin (O2-, 1O2, H2O2, OH) oluşumuna neden olur (Peltzer et al., 2002). Su stresinde
stomaların kapanmasına bağlı olarak yaprakların mezofil dokularında CO2’in seviyesi hızla
düşmesi süperoksit radikallerinin (O2-) artması ile bitki dokularında moleküler oksijen ile rekabet
eden NADP’ ler indirgenerek NADPH akümüle olur. Bu koşullarda bitki dokularında NADP
miktarı azalır ve oksijen alternatif elekron alıcısı olarak görev yapar. Bu durumda bitki
dokularında indirgenmiş oksijen türevleri olan superoksit radikalleri (O2-) ve bunun indirgenmiş
formu olan H2O2 ve hidroksil (OH.) radikalleri Haber-Weiss adı verilen reaksiyon ile oluşur
(Cadenas, 1989; Sairam ve Saxena, 2000). Aktif oksijen çeşitleri olarak adlandırılan superoksit
radikali, hidrojen peroksit ve hidroksit radikalleri, lipid peroksidasyonuna ve sonuçta membran
zararlanmasına, proteinlerin degredasyonuna, enzimlerin inaktivasyonuna, pigmentlerin
azalmasına ve DNA zincirlerinin bozulmasına yol açmaktadır (Fridovich 1986, Liebler et al.,
1986, Davies 1987, Imlay ve Linn 1988). Bitkilerin süper oksit radikali ve hidrojen peroksitin
toksisitesini önleyebilmeleri onların oksidatif strese karşı önemli bir savunma mekanizmasıdır.
Bitkiler hücrelerini bu toksik oksijenlerden superoksit dismutaz, askorbat peroksidaz, glutation
reduktaz, katalaz enzimleri ve bunların metabolitleri olan glutation, askorbik asit, α-tokoferol ve
karotenoidler ile korurlar (Liebler et al., 1986, Sairam et al., 1998, Sairam ve Saxena, 2000).
Antioksidan sistemleri güçlü olan bireylerin ise stres koşullarına toleransları artmaktadır.
Bitki ıslahcıları, kurağa dayanıklı çeşitleri geliştirmeye yönelik çalışmalar
yürütmektedirler. Islah çalışmalarında pek çok morfolojik ve fizyolojik kriterler dikkate alınarak
bitki çeşitleri arasında seleksiyon yapmak sonuca ulaşmada izlenen temel yöntemlerdir. Kurağa
dayanıklı bitki çeşitlerinin seçiminde bitkilerin fizyolojik ve biyokimyasal mekanizmalarındaki
değişimlerin bilinmesi oldukça önemlidir. Daha önce de ifade edildiği gibi nohut bitkileri
10
kuraklık tehdidi altında yetiştirilmektedir. DİE (1999) verilerine göre işlenen tarım arazilerimizin
yaklaşık 600 bin hektarında nohut tarımı yapıldığı dikkate alınırsa, bu ürünlerin toplam işlenen
tarım alanlarımız içinde önemli bir yer kapladığı anlaşılmaktadır. Ülkemiz açısından önemli olan
bu ürünlerde verim düşüklüğünün en önemli sebeplerinden birisi kuraklıktır. Bitki çeşitleri
arasında kurağa dayanıklı olanların seçilmesi ve yetiştirilmesi ile verim kayıplarının büyük
ölçüde önüne geçilmiş olacaktır. Kurağa dayanıklı bitki çeşitlerinin seçiminde kurak koşullarda
bitkilerin fizyolojik ve biyokimyasal mekanizmalarındaki değişimlerin bilinmesi oldukça
önemlidir.
Bu çalışma ile kurağa dayanıklı çeşitlerin seçiminde, bitkilerin yapraklarının nisbi nem
içerikleri (NNİ), su tutma kapasitesi (YSTK), nisbi klorofil kapsamları, membran stabiliteleri
(MSI), ve H2O2 akümülasyonu ve lipid peroksidasyonu, yaprakların prolin içerikleri, içerikleri,
stoma direnci ve bitki sıcaklığı gibi bazı fizyolojik ve biyokimyasal parametreler kullanılacaktır.
Böylece kurağa dayanıklılık mekanizması ortaya konulacak ve bu parametrelerin tarama
(screening) çalışmalarında seleksiyon ölçütleri olarak kullanılabime olanakları belirlenmiş
olacaktır. Kuraklık çalışmalarında, bu çalışmada da yer alan bitkilerin yapraklarının nisbi nem
içerikleri (NNİ), su tutma kapasitesi (YSTK) gibi bazı fizyolojik veya morfolojik parametreler
özellikle ve çoğunlukla tahıllarda daha önce değişik araştırıcılar tarafından kullanılmış ve
seleksiyon kriteri olarak önerilmiştir. Bununla birlikte önerilen projede, kuraklık stresi
konusunda üzerinde çok az sayıda çalışma yapılan nohut ve mercimek bitkisinin ele alınması, bu
bitkiye ait kuraklığa dayanıklılık mekanizmalarının pek çok değişik fizyolojik ve biyokimyasal
parametre ile sorgulanacak olması, araştırmanın tarla koşullarında iki yıl süreyle yürütülecek
olması önem taşımaktadır. Kuraklıkla ilgili seleksiyon çalışmaları kısa zaman alması ve kolay
yürütülmesi nedeniyle sera koşullarında yürütülmektedir. Kuraklığa dayanıklı çeşitlerin
seçiminde genel olarak bitkilerin beslenme performansı dikkate alınmamaktadır. Bu çalışmada
11
bitkilerin N, P, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Mn ve B beslenme durumları da belirlenecektir. Çeşitlerin
optimal ve kurak koşullarda toprakta bulunan besin maddelerinden yararlanma yeteneklerinin
belirlenmesi de önem taşımaktadır. Kuraklığın beslenme üzerine olumsuz etkisi iyi
bilinmektedir. Bununla birlikte kurak koşullarda yetiştirilen bitki çeşitleri arasında bir farklılık
olup olmadığı ve bunun kuraklığa dayanıklılıkla bir ilgisinin olup olmadığı konusunda oldukça
detaylı kaynak taraması yapmamıza rağmen bilgilere rastlanılmamıştır.
Proje konusu ile ilgili kaynak özetleri
Kuraklık stresi ile ilgili olarak yurt içi ve uluslararası literatür taraması yapılarak konuyla
doğrudan ilgili çalışmalar aşağıda kronolojik sıraya göre verilmiştir.
Sairam vd (1998). Su stresinde buğday çeşitlerinde antioksidan sistemlerinin rolünü
araştırmışlardır. Kuraklık bitkilerde H2O2 akümülasyonunu ve lipid peroksidasyonunu artırmış
ve askorbik asit konsantrasyonunu azaltmıştır. Antioksidan enzimler (süperoksit dismutaz,
askorbat peroksidaz ve katalaz) su stresinde önemli oranda artış göstermiştir. Kurağa dayanıklı
olan C 306 çeşidinin hassas olan çeşitlere göre askorbat peroksidaz, katalaz aktivitesi ve askorbik
asit içeriği yüksek, H2O2 konsantrasyonu ve lipid peroksidasyonunun düşük olduğunu
belirlemişlerdir.
Dhanda ve Sethi (1998). Ekmeklik buğday çeşitlerinde kuraklığa bağlı olarak yaprak su tutma
kapasitesi ve nispi nem içeriğinin genetiksel olarak farklı olup olmadığını araştırmışlardır. Bu
amaçla sera ve tarla koşullarında olmak üzere 2 kurağa dayanıklı, 2 kurağa orta dayanıklı ve 2
kurağa hassas buğday çeşitleri ile çalışmalarını yürütmüşlerdir. Kuraklık stresi sapa kalkma ve
çiçeklenme olarak iki farklı dönemde yaratılmıştır. Yaprak nispi nem içeriğinin çiçeklenme
12
döneminde yaratılan kuraklıkta seleksiyon kriteri olarak kullanılabileceğini, yaprak su tutma
kapasitesinin ise her iki dönemde yaratılan kuraklıkta seleksiyon kriteri olarak güvenli olduğunu
bildirmişlerdir.
Araghi ve Assad (1998). Buğdayda kurağa dayanıklılık tarama (screening) tekniklerinin
belirlenmesi ve bunların kuraklık sonucu ürün azalma oranı ile ilişkilerini belirlemeyi
amaçladıkları çalışmada, 6 buğday çeşidinde tarama tekniği olarak bitki örtüsü sıcaklığı, stoma
direnci, transpirasyon alanı ve yaprak su tutma kapasitesini değerlendirmişlerdir. Çeşitlerin ürün
azalma oranı ile bitki örtüsü sıcaklığı arasında önemli korelasyonlar belirlemişlerdir.
Transpirasyon alanı dışındaki parametrelerin kuraklığa dayanıklı çeşitlerin belirlenmesinde kriter
olarak kullanılabileceğini bildirmişlerdir.
Campos vd (1999). Kuraklığın börülce çeşitlerinde fotosentez performansı ve su ilişkileri üzerine
etkilerini araştırmışlardır. Araştırmada Vigna glabrescens (Vg) ve Vigna unguiculata (cvs. 1183,
ESPACE-1 ve Lagoa) çeşitleri kullanılmıştır. Vg çeşidi diğer çeşitlere göre minimum yaprak
nispi nem içeriği koşulunda daha stomalara daha tedrici olarak kapanma göstermiş ve bu çeşidin
stoma geçirgenliği ve fotosentetik aktivitesi daha yüksek olarak belirlenmiştir. Buna ilave olarak
Vg çeşidinin orta seviyede yaratılan su stresi koşulunda bile diğer çeşitlerden daha fazla prolin
akümüle etmesinin, yapraklarındaki düşük seviyedeki ozmotik potansiyelini açıkladığını
bildirmişlerdir.
Siddique vd (1999). Konchan, Sonalika, Kalyanosa ve C306 buğday çeşitlerinde kuraklığın
13
fotosentez oranı ve gaz alışverişine etkisi yarı-kontrollü koşullarda araştırılmıştır. Bu amaçla 4
farklı düzeyde su stresi koşulları yaratılmıştır. Konchan çeşidi vejetatif ve çiçeklenme
döneminde diğerlerinden daha yüksek oranda fotosentez aktivitesi göstermiştir. Bitkilerin
kuraklığa maruz bırakılması fotosentez oranı, stoma geçirgenliği, mezofil geçirgenliğinde önemli
düşüşlere ve hücreler arası CO2 seviyesinde ise yükselmeye sebep olmuştur.
Leport vd (1999). Akdeniz tipi bölgelerde sınırlı su koşullarında yetiştirilen nohutlar üzerine
dönemsel kuraklığın etkilerinin araştırıldığı 2 tarla denemesi kurmuşlardır. Birinci denemede, 5
farklı küçük tohumlu ve 1 yuvarlak tohumlu nohut çeşidi çiçeklenme döneminden sonra sulu ve
susuz koşullarda yetiştirilmiştir. İkinci denemede 2 küçük tohumlu ve 2 yuvarlak tohumlu nohut
çeşidi, tohum zarfı doldurma döneminde sulama yapılarak veya yağmur perdesi altında
yetiştirilmiştir. İlk denemede çeşitler arasında toplam kuru madde akümülasyonu, su kullanımı,
tohum zarfı oluşum fazı öncesi ve sonrasında yaprak su potansiyeli ve fotosentezde farklılıkların
gözlenmediği; susuz koşullarda yetiştirilen bitkilerde ise yaprak su potansiyelinin -3 MPa’nın
altına düştüğü ve fotosentezin tane dolum başlangıcında azaldığı gözlenmiştir. Çeşitler arasında
ozmotik düzenleme önemli şekilde değişiklik göstermiş; ilk denemede çiçeklenme sonrası tohum
zarfı oluşumu gecikirken, ikinci denemede daha erken başlamıştır. Su noksanlığının, tane
sayısını ve büyüklüğünü azaltması nedeniyle tane verimini %50-80 oranında azalttığı; tohum
zarfını doldurma sırasında yaprak kuru maddesi ve gövdedeki dağılımının çeşitler arasında % 0-
60 oranında değiştiği ve bu özelliğin nohutta yüksek hasat indeksi ve tane verimi açısından
önemli olabileceği belirtilmiştir.
14
Franca vd (2000). Sera koşullarında kuraklığın fasulye çeşitlerinde gelişme ve bitki su ilişkileri
üzerindeki etkilerini belirlemeyi amaçladıkları çalışmada, 4 fasulye çeşidi (A320, Carioca, Ouro
Negro ve Xodo) su stresinde yetiştirilmiş ve adaptasyon mekanizmaları büyüme parametreleri,
su statüsü, gaz alışverişi (stoma direnci) ile açıklanmıştır. Çeşitler arasında kuraklığa bağlı olarak
büyüme oranı önemli farklılıklar göstermiştir. Düşük seviyedeki su stresinde (Ψw= -0.60 MPa)
A320 çeşidinin stomalarını tamamen kapadığı, buna karşılık diğer çeşitlerin Ψw= -0.90 MPa’ lık
stres koşulunda stomalarını kapadığını ve net asimilasyon oranının tamamen stoma açıklığı ile
ilgili olduğunu bildirmişlerdir. Carioca ve Ouro Negro çeşitlerinin yüksek su tutma kapasitesi, ve
su stresinde verim yönünden diğer iki çeşitten daha iyi tolerans mekanizmasına sahip olduğunu,
dayanıklı çeşitlerin (Carioca ve Ouro Negro) yaprak osmotik potansiyellerinin ve membran
stabilitelerinin yüksek olduğu ve sonuç olarak aynı ekolojik koşullarda yetiştirilmelerine rağmen
4 farklı fasulye çeşidinin kuraklığa tolerans bakımından bir birine göre önemli düzeyde farklı
tolerans mekanizmalarına sahip olduklarını ifade etmişlerdir.
Sairam ve Saxena (2000) Üç buğday çesidinde su stresi toleransına antioksidan sistemlerinin
rolünü araştırdıkları çalışmalarında, çiçeklenme dönemiden sonra farklı safhalarda uygulanan su
stresinin lipid peroksidasyonda artış ve membran stabilitesi, klorofil ve karotenoid içeriklerinde
ise azalmayla sonuçlandığı; ayrıca, askorbat peroksidaz, glutathion reduktaz ve spesifik olmayan
oksidaz gibi antioksidan enzimlerinin önemli şekilde arttığını vurgulamışlardır. Araştırıcılar
inceledikleri buğday çeşitlerinden en yüksek askorbat peroksidaz, glutathion redüktaz ve
peroksidaz aktivitesine sahip olan su stresine dayanıklı türde, stres koşullarında en düşük
düzeyde peroksidasyon ve en yüksek düzeyde de membran stabilitesi, klorofil ve karotanoid
içeriklerinin gözlendiği, bunun yanı sıra su stresine duyarlı türde enzim aktivitesinin, membran
stabilitesinin ve klorofil ve karotenoid içeriğinin en düşük düzeyde ve lipid peroksidasyonunu ise
15
en yüksek düzeyde meydana geldiği tespit etmişlerdir. Araştırıcılar kuraklığa dayanıklı buğday
çeşitlerinde kuraklığa toleransın bu bitkilere ait olan antioksidan enzim aktivitesinin çok daha
yüksek olmasından kaynaklandığı sonucuna varılmıştır.
Boutraa ve Sanders (2001). Sera koşullarında İki fasulye çeşidinde (Carioca ve Prince) su
stresinin verim ve verim komponentleri üzerine etkilerinin araştırmışlardır. Bitkiler optimum
koşullarda, çiçeklenme dönemi ve meyve (bakla) bağlama döneminde su stresinde
yetiştirilmiştir. Araştırmacılar Carioca çeşidinin Prince’ e göre kuraklığa daha dayanıklı
olduğunu, her iki dönemde de uygulanan su stresi bitkilerin gelişmelerini ve verim ögelerini
(tane ağırlığı, bitkideki tane sayısı, bitkideki bakla sayısı, yaprak sayısı, bitki boyu) olumsuz
etkilemiştir.
Machado ve Paulsen (2001). Buğday ve sorgumda kuraklık ve yüksek sıcaklığın su ilişkileri
üzerine kombine etkilerinin araştırmışlardır. Kombine stres koşulu buğday ve sorgumda, yaprak
nispi nem içeriğini, yaprak turgor potansiyeli, yaprak osmotik potansiyelini azaltmıştır. Bununla
birlikte sıcaklığa hassas olan buğdayda bu parametrelerdeki değişimler çok daha şiddetli
gözlemlenmiştir.
Katerji vd. (2001) kuraklık toleransı farklı 2 nohut çeşidinin toprak tuzluluğuna karşı tepkilerini
araştırdıkları lizimetre çalışmasında, 3 farklı doz tuz içeren sulama suyu kullanmışlardır (3.7 meq
Cl/l, EC: 0.9 dS/m; 15 ve 30 meq Cl/l, EC: 2.3 ve 3.6 dS/m). Deneme bitkisi olarak seçilen
kuraklığa dayanıklı ve hassas nohut çeşitlerinin tuzsuz koşullarda aynı ürünü verdikleri; tuzlu
16
koşullarda kuraklığa dayanıklı nohut çeşidinin yaprak ve kuru madde gelişimi ve
çiçeklenmesinde erken yaşlılık etkisinin oluştuğu; buna karşılık kuraklığa hassas nohut türünde
hafif tuzlu koşullarda (EC: 2.5 dS/m) ekimden sonraki 135. günde yeni yaprakların ve çiçeklerin
gelişimi nedeniyle farklı bir davranış gösterdiği, yaşlılık etkisinin geciktiği ve tuzsuz koşullarda
yetiştirilen nohutlarla aynı ürünün elde edildiği; tuzlu koşullarda ise her iki nohut türünde de %
70 düşeyinde ürün azalmasının meydana geldiği tespit edilmiştir.
Sawhney ve Singh (2002). Çiçeklenme öncesi dönemde yapay kuraklık etkisi yaratmak amacıyla
kimyasal desikant (KI) uygulamasının buğday çeşitlerinde yaratacağı fizyolojik ve biyokimyasal
değişimleri incelemişlerdir. Çalışmada kurağa hassas (Lok-1) ve dayanıklı (WH-533) iki çeşit
kullanılmıştır. Bitkilerin bir grubuna kontrol olarak yapraktan su uygulanmış, bir grubuna % 0.1’
lik KI tüm bitkiye olacak şekilde yapraktan uygulanmış ve diğer bir gruba da başak hariç bitkinin
geri kalanına % 0.1’ lik KI uygulanmıştır. Yapraklardaki değişimler uygulamadan 1, 2, 4 ve 6
saat sonra alınan örneklerde belirlenmiştir. KI uygulamaları fotosentez oranı ve klorofil
içeriğinin azalmasına sukroz ve prolin içeriğinin artmasına sebep olmuştur. Bu parametrelerdeki
değişimler kurağa hassas olan çeşt olan Lok-1’ de daha şiddetli olmuştur. Araştırıcılar KI
tekniğinin buğdayda kuraklık tarama çalışmalarında kullanılabileceğini bildirmişlerdir.
Anbessa ve Bejiga (2002). Kuraklığa dayanıklılık açısından 482 nohut çeşidini değerlendirmişler
ve kuraklık respons indeksine göre 18 toleranslı çeşit tespit edilmiştir. Bu dayanıklı türlerin
kurak koşullarda % 10’dan daha yüksek ürün verdiği belirlenmiştir. Hassas çeşitlerde düşük nem
düzeylerinde kuru kök ağırlığı, kök hacmi ve köklenme derinliğinin önemli düzeyde azaldığı ve
yaprak alanının küçüldüğü gözlenmiştir.
17
Egert ve Tevini (2002). Sarımsak yapraklarında oksidatif stres açısından simptomatik bazı
fizyolojik parametreler üzerine kuraklığın etkisinin incelendiği bir çalışmada, kuraklığın
sarımsak yapraklarının mutlak ve bağıl nem nem içeriğinde önemli bir azalmaya, yaprak
özsuyunun ozmomolaritesinde ve yaprak transpirasyonunun azalmasında önemli bir artışa neden
olduğu görülmüştür. Bunun yanı sıra yapraklarda herhangi bir oksidatif zararlanma belirtisinin
görülmediği; iyi sulanmış bitkilerle kıyaslandıklarında klorofil ve çözünebilir proteinlerin
konsantrasyonunda ve lipid peroksidasyonun miktarında bir değişim gözlenmediği
belirtilmektedir. Karotenoidlerin ve UV ışınını absorbe eden maddelerin konsantrasyonunun
stabil kaldığı ve bu stabilitenin antioksidan kapasitesinde bir kayıp olmadığını gösterdiği
vurgulanmıştır. Diğer taraftan, kuraklığın spesifik peroksidaz aktivitesini etkilemezken, spesifik
askorbat peroksidaz aktivitesini önemli şekilde arttırdığı (yaklaşık % 29) ve spesifik lipoksigenaz
aktivitesini de önemli şekilde azalttığı gözlenmiştir. Oluşan bu değişikliklerin reaktif oksijen
türlerinin formasyonunun potansiyel olarak azaltması nedeniyle kurak koşullarda yararlı olarak
düşünülebileceği bildirilmiştir.
Liu vd (2004). Sera koşullarında kuraklık stresinin soya yapraklarında ve baklasında
karbonhidrat konsantrasyonu üzerine etkilerini belirlemeyi amaçladıkları çalışmada, kuraklık
stresinin fotosentez oranını ve yaprakların, çiçeklerin ve baklaların su potansiyelini azalttığını
belirlemişlerdir. Buna ilave olarak kuraklığın yapraklarda sukroz ve nişasta konsantrayonunu
azaltırken, hekzoz (glikoz + fruktoz) konsantrasyonunu artırdığını bildirmişlerdir.
18
Dhanda vd (2004). Buğday çeşitlerinde gelişmenin erken dönemlerinde kuraklığa dayanıklılık
indekslerinin belirlenmesi amacıyla yapılan bir çalışmada, laboratuvar koşullarında 30 farklı
ekmeklik buğday çeşitinde tohum canlılık indeksi, çimlenme yüzdesi, kök uzunluğu, sürgün
uzunluğu, kök-sürgün uzunluğu oranı, koleoptil uzunluğu ve membran stabilitesi incelenmiştir.
Normal ve ozmotik stres koşullarında ortalama performansın karşılaştırılması, tohum canlılık
indeksinin en hassas özellik olduğunu, bunu sürgün uzunluğunun, çimlenme yüzdesinin ve kök
uzunluğu özelliğinin izlediği belirtilmiştir. Bununla birlikte ozmotik stres koşullarında kök-
sürgün uzunluğu oranının arttığı, sürgün uzunluğu ve koleoptil uzunluğu dışında tüm özelliklerin
genetik çeşitliliği tanımladığı bildirilmiştir. Aynı çalışmada, membran stabilitesi ve kök-sürgün
oranının seleksiyonda büyük bir fayda beklendiği, kök uzunluğu ve tohum canlılık indeksinden
de orta düzeyde faydalı olabileceği vurgulanmaktadır.
Günes vd (2005). Bazı fizyolojik parametrelerin nohut çeşitlerinde kuraklığa tolerans kriteri
olarak kullanılma olanaklarını araştırmışlardır. Sera koşullarında 11 farklı nohut çeşidi
çiçeklenme öncesi ve sonrası olmak üzere kuraklık stresi yaratılan çalışmada, çeşitlerin her iki
dönemde yaratılan kurak koşullara tepkilerinin farklı oldukları belirlenmiştir. Kuraklığa
dayanıklı çeşitlerin yaprak nispi nem (NNİ), askorbik asit ve prolin içeriklerinin yüksek, yaprak
su tutma kapasitesi (YSTK), membran geçirgenliğinin ise düşük olduğu belirlenmiştir.
Araştırıcılar bu parametrelerin kuraklığa dayanıklı nohut çeşitlerinin belirlenmesinde
kullanılabileceğini ifade etmişlerdir.
Son zamanlarda küresel ısınmaya bağlı olarak çölleşme ve kuraklık tehdidi sonucu, su stresi ve
kuraklığa dayanıklı bitki çeşitlerinin ıslahı ve seleksiyonu konularında çalışmalar giderek
19
yaygınlaşmaktadır. Yukarıda verilen ve konuyla ilgili olan çalışmalarda kuraklığın sebep olduğu
oksidatif stresin oluşum mekanizmaları ve kuraklıkta verim düşüklüğünün oksitadif strese bağlı
membran zararlanmaları ile ilişkili olduğu ortaya konulmuştur. Ayrıca bazı fizyolojik
parametrelerin kuraklığa dayanıklı bitki çeşitlerinin seçiminde kullanımı ile ilgili bilgiler
verilmiştir. Konuyla ilgili yapılan çalışmalara ait literatür özetlerinin incelenmesinden
anlaşılacağı gibi kuraklık konusunda yürütülen çalışmalar daha çok buğday bitkisi ile
yürütülmüştür. Bizim çalışmamızda kullanacağımız fizyolojik ve biyokimyasal parametreler bazı
çalışmalarda kuraklık sonucu bitkide değişim olarak izlenmiş ve bunların tarama çalışmalarında
kullanımına yönelik çalışmalar oldukça azdır. Mevcut çalışmalarda da bizim kadar detaylı ele
alınmamıştır. Bunlara ilave olarak kurak koşullarda kurağa dayanıklı veya hassas nohut
çeşitlerinin topraktaki bitki besin maddelerinden yararlanma durumları da araştırılmamıştır.
Önerilen bu çalışma ile kuraklığa bağlı olarak bitkilerde oluşan oksidatif stres mekaziması ile
araştırmada kullanılacak olan çok sayıdaki fizyolojik ve biyokimyasal parametrenin ilişkisi
ortaya konulacaktır. Bu güne kadar olan çalışmalarda bitkilerde oksidatif stresin yol açtığı
zararlanmalar, bu yönüyle, araştırılmamıştır. Bu yönüyle de önerilen projenin önemli ve orjinal
olduğu düşünülmektedir.
III. Materyal ve Yöntem
Araştırmada 11 nohut (Menemen-92, Akçin, Aydin-92, İzmir-92, Kusmen, Canitez-87, Gokçe,
Sarı, Uzunlu-99, Er-99 and ILC-195) ve 6 mercimek (Malazgirt 89, Özbek, Fırat 87, Sazak 91,
Emre 20 ve Kayı 91) çeşidi 4 tekerrürlü olarak 2004 yaz sezonunda A.Ü. Ziraat Fakültesi,
Toprak Bölümü Serasında yetiştirilmiştir. Denemede nohut için 3500 g, mercimek için 4000 g
toprak alan saksılar kullanılmıştır. Her saksıya 15 nohut tohumu ve 30 mercimek tohumu ekilmiş
20
ve çimlenmeden sonra saksılarda 12 ve 22 mercimek bitkisi kalacak şekilde seyreltme
yapılmıştır. Nohut ve mercimek çeşitlerinin seçiminde, söz konusu çeşitlerin Türkiye de yaygın
olarak üretiliyor olması dikkate alınmıştır.
Denemede kullanılan toprağın bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri: tarla kapasitesi % 24,
tekstür killi tın, CaCO3 % 5.48, pH (1:2.5 su ekstraktı) 7.70, EC 0.23 dS m-1, organik madde %
0.76, toplam N % 0.12. NH4OAc- ile ekstrakte edilebilir K, Ca ve Na konsantrasyonu sırasıyla;
389, 4800 ve 60 mg kg-1. NaHCO3- ile ekstrakte edilebilir P 14.50 mg kg-1, ve DTPA-ile
ekstrakte edilebilir Zn, Fe, Cu ve Mn (mg kg-1); 0.57, 5.24, 0.48 ve 33 olarak belirlenmiştir.
Deneme esnasında ortalama sıcaklık 28-32 oC, ışık intensitesi 550-600 µmol m-2 s-1 ve
nispi nem % 50-55 olarak belirlenmiştir. Deneme deseni 3 faktörlü tesadüf parseller deneme
deseni şeklinde oluşturulmuştur. Buna gore uygulamalar control, erken kuraklık stresi (EKS) ve
geç kuraklık stresi (GKS). Temel gübreleme olarak bütün saksılara N (NH4NO3), K ve P
(KH2PO4) den sırasıyla 50, 50 ve 62.5 mg kg-1 seviyesinde uygulanmıştır.
Nohut bitkisinde çiçeklenme öncesi ve sonrasında erken ve geç dönemlerde olmak üzere
kurak stresi yaratılmıştır. Bu amaçla kontrol bitkileri tüm vejetasyon döneminde tarla
kapasitesinin % 60’ ı oranında sulanmıştır. Kuraklık stresi uygulamasına kadar diğer bitkilerde
aynı su seviyesinde sulanmıştır. Erken kuraklık stresi (EKS) çiçeklenme dönemi öncesi 3 hafta
süreyle uygulanmış, bu dönemde bu gruptaki bitkilere tarla kapasitesinin % 40 ı oranında su
verilmiştir. Üçüncü haftanın sonunda EKS uygulamasındaki bitkilere tekrar tarla kapasitesinin
% 60 oranında sulanmaya devam edilmiştir. Geç kuraklık stresi (GKS) çiçeklenme dönemi
sonrasında hemen EKS nin ardından 3 hafta süreyle yaratılmıştır. GKS uygulaması
tamamlandıktan sonra bütün bitkiler 2 hafta süreyle tarla kapasitesinin %60 ı oranında sulanmış
ve deneme sonlandırılmıştır. Deneme esnasında saksılardaki nem seviyesi gravimetrik olarak ve
21
günlük kontrol altında tutulmuş ve saksıların yerleri belirli bir düzen içinde homojen bir gelişme
sağlamak amacıyla değiştirilmiştir. Yaş bitki örneklerinde yapılan bitki analizleri örnekleme
bitkiler hasat edilmeden 1 hafta önce yapılmıştır. Daha sonra bitkiler hasat edilerek kuru yaş
ağırlıkları belirlenmiş, daha sonra 65 oC de 48 saat kurutulan bitki örneklerinde kuru ağırlık
belirlenmiş ve mineral madde analizleri için örnekler öğütülmüştür.
Deneme sonunda kuraklık uygulanan ve uygulanmayan parsellerden alınan verim ile
çeşitlerin kuraklık stabilite indeksleri belirlenecektir (KHI) ve KHI aşağıda verilen formül
yardımıyla hesaplanmıştır (Dencic et al, 2000).
KHI = (1-Yds/Yno) / (1-Xds/Xno)
Burada Yds kurak koşullarda kuru ağırlık, Yno optimal koşullarda kuru ağırlık, Xds kurak
koşullarda çeşitlerden elde edilen ortalama kuru ağırlık, Xno ise optimal koşullarda çeşitlerden
elde edilen ortalama kuru ağırlık olup, böylece değerlendirmeye alınan çeşitlerin hangilerinin
kurağa hassas hangilerin kurağa dayanıklı olduğu ortaya konulacaktır. KHI ile oksidatif stresten
zararlanmanın bir ölçüsü olarak memran stabilite indeksleri, lipid peroksidasyonu, askorbik asit
ve hidrojen peroksit konsantrasyonları, nisbi klorofil değişimleri gibi biyokimyasal parameteler
ile aşağıda detaylı bir şekilde metotları verilen fizyolojik parametrelerin ilişkileri belirlenmiş ve
bu sayede kurağa dayanıklılık mekanizması açıklanmaya çalışılmıştır.
Bitki Analizleri
Nisbi Nem İçeriği (NNİ): Gelişimin değişik dönemlerinde alınan yaprak örnekleri 2 cm
boyunda kesilip hemen tartılarak yaş ağırlık belirlmiş (YA) ve örnekler 4 saat saf suda bekletilip
turgor haline getirilip tekrar tartılmış (TA), son olarakta yaprak örnekleri 60 oC’ de hava
22
sirkülasyonlu kurutma dolabında 24 saat kurutulup kuru ağırlık (KA) belirlenmiştir (Dhunda ve
Sethi, 1998). Aşağıdaki formül yardımıyla yaprakların nisbi nem içeriği hesaplanmıştır.
NNİ (%) = [YA-KA)/ (TA-KA]x100
Yaprak Su Tutma Kapasitesi (YSTK): Yaprak örnekleri alındıktan hemen sonra yaş
ağırlıkları belirlenecek (W0), daha sonra yapraklar 25 0C’ de % 50 nem içeren bir ortamda
bekletilip 2, 4 ve 6. saatlerde tartılmış (W2, W4 ve W6) ve son olarak 50 0C’ de 24 saat bekletilen
yaprak örnekleri tartılarak (Wd) aşağıdaki formül yardımıyla yaprak su tutma kapasitesi (YSTK)
belirlenmiştir (Clarke and McCaig, 1982; Golestani et al., 1998). Aşağıdaki formül yardımıyla
YSTK hesaplanmıştır.
YSTK = (W0-W2)+(W2-W4)+(W4-W6)/ 3xWd.(T2-T1)
Burada (T2-T1) iki ölçümün yapıldığı zaman aralığını ifade etmektedir (2 saat).
Membran permeabilitesi (MP): Gelişmenin değişik dönemlerinde yaprak diskleri (0.1 g) önce
çeşme suyu ile daha sonra saf su ile yıkanacak ve bitki örnekleri 10 ml saf su içerisinde 40 0C’ de
30 dakika bekletilip çözeltinin EC’ si ölçülmüş (C1), su banyosunda 100 0C’ de 10 dakika
bekletilen örnekte EC tekrar ölçülmüş (C2) ve MSI aşağıdaki eşitlik ile hesaplanmıştır
(Premchandra et al., 1990 ve Sairam, 1994).
MP= (C1/C2) x 100
Nisbi Klorofil Miktarı: Klorofil metre (SPAD metre, Spektrum CM 1000) ile doğrudan
ölçülmüştür.
Lipid Peroksidasyonu: Bitkilerde lipid peroksidasyonu malondialdehyde (MDA) içeriği olarak
23
ifade edilmektedir. 0.5 g yaprak örneği 10 ml % 0.1’ lik trichloro asetik asit (TCA) ile
homojenize edilmiştir. Homojenat 15 000 g’ de 5 dakika santrifüj edilmiştir. Santrifüj edilen
örneğin berrak kısmından 1 ml alınıp, üzerine 4 ml % 20’ lik TCA içerisinde çözülmüş % 0.5’
lik thiobariturik asit (TBA) katılmıştır. Karışım 95 oC’ de 30 dakika bekletilir ve hızla buz
banyosunda soğutulduktan sonra, 10 000 g’ de 10 dakika santrifüj yapılmış, sonra berrak kısımda
532 nmdalga boyunda absorbans belirlenmiştir. Aşağıdaki eşitlik ile malondialdehyde (MDA)
içeriği belirlenmiş ve aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplama yapılmıştır (Heath and Packer,
1968; Sairam and Saxena, 2000.)
MDA equivalents (nmol ml-1) = [(A532-A600)/155 000] 106
Hidrojen Peroksit (H2O2): 1 g titanyum dioksit ve 10 g potasyum sülfat 150 ml konsantre
sülfürik asit ile hot pleyt üzerinde 2 saat kaynatıldıktan sonra hazırlanan karışım soğutularak 1.5
l’ ye tamamlanmıştır. Bu karışım titanyum çözeltisi olarak kullanılmıştır. 0.5 g bitki örneği 10 ml
soğuk aseton ile homojenize edilip, homojenat Whatman No. 10 filtre kağıdı ile süzüldükten
sonra ekstrakt üzerine 4 ml titanyum çözeltisi ve 5 ml konsantre amonyum çözeltisi ilave edilirek
hidrojen peroksit-titanyum kompleksi oluşturulmuştur. 10 000 g’ de 5 dakika santrifüj yapılır,
berrak kısım döküldükten sonra, çökelti 10 ml 1 M H2SO4 ile çözülüp, tekrar 10 000g’ de 5
dakika santrifüj yapılarak çözünmemiş materyal uzaklaştırılmış ve 415 nm’ da absorbans
belirlenmiştir. H2O2 ile hazırlanan standart kurve ile değerlendirme yapılmıştır (Teranishi et al.,
1974; Mokherjee ve Choudhuri, 1983).
Askorbik Asit: 0.25 g yaprak örneği 10 ml % 6’ lık trikloroesetik asit ile ekstrakte edilir,
ekstraktın 4 ml’ lik kısmı 2 ml % 2’ lik dinitrofenilhydrazin (asit ortam) ile karıştırılır ve üzerine
1 damla % 10’ luk thioüre (%70 lik etil alkolde çözülmüş) katılır. Karışım 15 dakika su
24
banyosunda kaynatıldıktan ve oda sıcaklığına kadar soğutulduktan sonra örnek üzerine, 0 0C’ de
5 ml % 80 (v/v) lik H2SO4 ilave edilip ve 530 nm’ da absorbans belirlenmiştir. Askorbik asitin
konsantrasyonu standart kurveden hesaplanmıştır (Mukherjee and Choudhuri, 1983).
Prolin: 0.5 g bitki örneği 10 ml % 3’ lük sülfosalisilik asit ile homojenize edilip, Whatmann No
2 filtre kağıdından süzülmüş. Ekstraktda prolin spektofotometrik olarak Bates et al (1973)
tarafından bildirildiği şekilde belirlenmiştir.
Stoma Direnci: Prometre ile belirli dönemlerde bitki yapraklarında ölçüm yapılarak
belirlenmiştir.
Canopy Sıcaklığı: Infrared termometresi ile belirli dönemlerde bitki yapraklarında ölçüm
yapılarak belirlenmiştir.
Bitkilerin mineral madde içeriklerinin belirlenmesi: Mineral madde analizleri için bitki
örnekleri 500 oC de 6 saat yakılmış ve 5 ml 2 M HNO3 ile çözüldükten sonra 25 ml hacime saf su
ile tamamlanmıştır. Bitki örneklerinde toplam N Kjeldahl yöntemi ile belirlenmiştir. Potasyum
flamephotometre ile (Jenway PFP7, ELE Instrument Co. Ltd), B spektrofotometrik olarak
Azomethine-H metodu ile (Wolf 1974) belirlenmiştir. Bitki örneklerinde fosfor
spektrofotometrik yöntemle (Schimadzu UV-VIS 1201), ve Ca, Mg, Fe, Zn, Cu ve Mn AAS
(Analytic Jena Vario 6) ile belirlenmiştir. Besin maddesi akümülasyonu kuru bitki ağırlığı ile
sözkonusu elementin konsantrasyonunun çarpımı ile hesaplanmıştır. Besin maddesi
akümülasyon etkinliği ise besin maddesinin EKS ve GKS deki akümülasyonunun kontroldeki
akümülasyonuna oranı ile hesaplanmıştır. Toplam besin maddesi akümülasyon etkinliği ise besin
maddesi akümülasyon etkinliklerinin toplanmasıyla belirlenmiştir.
25
İstatistik Analizler: Uygulama sonuçlarının önemliliği Varyans analizi ile Minitab paket
programı kullanılarak, uygulamalar arasındaki farklılıklar Mstat paket programı ile LSD testi ile
parametreler arasındaki korelasyon ilişkileri ise Microsoft Excel programı ile belirlenmiştir.
IV. Bulgular
Nohut Denemesine Ait Bulgular
Nohut çeşitlerinin gelişimi ve kurak hassasiyet indeksi (KHİ): Nohut çeşitlerinin optimal
(kontrol) ve kurak koşullardaki verimleri ile KHİ verileri Tablo 1’ de verilmiştir. Erken (EKS) ve
geç (GKS) dönemde uygulanan kuraklık stresinde bitkilerin kuru ağırlıkları önemli düzeyde
azalmıştır. Bununla birlikte çeşitlerin erken ve geç kuraklığa göstermiş oldukları tepkiler farklılık
göstermiştir. Çeşitlerin kuru ağırlıklarındaki azalma genel olarak çiçeklenme dönemi öncesi
(EKS) çiçeklenme sonrasına (GKS) göre daha yüksek olmuştur. Bu sonuçlar kuraklık stresinin
döneminin ve çeşitlerin kuraklığa göstermiş oldukları tepkilerin birbirinden farklı olduğunu
göstermiştir.
Tablo 1. Erken (EKS) ve geç (GKS) kuraklık stresinin nohut çeşitlerinin kuru ağırlığı ve kuraklık hassasiyet indeksi (KHI) üzerine etkisi
Dry weight, g bitki-1 KHI Çeşitler Kontrol EKS GKS EKS GKS Menemen-92 1.14 0.97 0.52 0.50 1.88 Akcin 1.17 0.87 0.75 0.89 1.27 Aydin-92 1.00 0.75 0.55 0.85 1.56 Izmir-92 1.43 0.97 0.76 1.10 1.61 Kusmen 1.09 0.61 0.53 1.52 1.78 Canitez-87 1.17 0.71 0.56 1.38 1.79 Gokce 1.19 0.83 0.60 1.03 1.71 Sari 1.28 0.88 0.67 1.07 1.64 Uzunlu-99 0.77 0.62 0.51 0.69 0.69 Er-99 0.94 0.72 0.49 0.80 1.64 ILC-195 0.91 0.64 0.49 1.08 1.60 LSD Çeşit*Kuraklık: 0.149 F Çeşit*Kuraklık : 2.33**
** : P<0.01
26
Bu çalışmada, çiçeklenme öncesi kuraklık stresinde çeşitlerin KHI değerleri 0.50 ile 1.52
arasında değişmiş ve ortalama olarak 0.99 olmuştur. Geç kuraklık stresinde ise KHI değerleri
0.69 ile 1.88 arasında değişirken ortalama 1.61 olarak belirlenmiştir (Tablo 1). Kusmen, Canıtez-
87, İzmir-92, Sarı, Gökçe ve ILC-195 çeşitleri diğer çeşitlere göre erken dönem kuraklığa daha
hassas olmuştur. Bu hassas çeşitlerin KHI değerleri çeşitlerin ortalama KHI değeri olan 0.99 dan
daha yüksek olmuştur. Bununla birlikte Akcin, Aydın-92, Er-99, Uzunlu-99 ve Menemen-92
çeşitleri ise erken dönem kuraklığa dayanıklılık göstermişlerdir. Geç dönem kuraklığa hassasiyet
bakımından da nohut çeşitleri arasında önemli farklılıklar görülmüştür. Menemen-92, Canitez-
87, Küsmen, Gökçe, Sarı ve Er-99 çeşitlerinin KHI değerleri ortalama KHI değeri olan 1.61 den
yüksek olmuştur. Bununla birlikte İzmir, ILC-195, Aydın-92, Akçin, ve Uzunlu-99 çeşitlerinin
KHI değerleri ortalamanın altında olmuştur. Her iki kuraklık koşulunda da Canitez-87, İzmir-92,
Sarı ve Gökçe çeşitleri hassas ve Aydin-92, Akçin ve Uzunlu-99 çeşitleri ise dayanıklı olmuştur.
Menemen-92 erken kuraklık döneminde en dayanıklı çeşit iken geç kuraklık döneminde ise en
hassas çeşit olmuştur.
Yaprak su tutma kapasitesi (YSTK) ve nisbi nem içeriği (NNİ): Optimal ve kurak koşullarda
yetiştirilen nohut çeşitlerinin YSTK ve NNİ değerleri Tablo 2 de verilmiştir. Kuraklık stresine
bağlı olarak çeşitlerin YSTK ve NNİ değerleri farklılık göstermiştir. Bununla birlikte EKS
sonlandırıldığında ve bitkilerin tekrar %60 tarla kapasitesi nem düzeyinde sulanmasıyla kontrole
göre YSTK ve NNİ bakımından bir farklılık görülmemiştir. Bir başka ifade ile EKS den sonra
bitkiler kendilerini toparlamıştır. Diğer taraftan GKS de çeşitlerin YSTK leri artmış ve NNI’ leri
önemli düzeyde azalmıştır (Tablo 2). KHI ile diğer parametrelerin regresyon eşitlikleri ve
korelasyon katsayıları Tablo 3’ de verilmiştir. EKS ve GKS’ inde KHI ile YSTK arasında önemli
27
pozitif ilişkiler belirlenmiştir (sırasıyla, r = 0.809 ve 0.767, Tablo 3). Bunun anlamı kurak
tolerant çeşitlerin; Akcin, Aydin-92, Er-99, Uzunlu-99, Menemen-92’ in hassas çeşitlere göre
daha düşük YSTK ya sahip olmalarıdır. Aynı şekilde GKS’ ne dayanıklı çeşitlerin (ILC-195,
Aydin-92, Akcin and Uzunlu-99) YSTK’ leri daha düşük olmuştur. KHI ile NNI arasında her iki
kuraklık döneminde de önemli negatif korelasyonlar belirlenmiştir. (r= -0.523 ve r = -0.610,
Tablo 3). Genel olarak erken ve geç kuraklığa dayanıklı bitkilerin NNİ’ leri hassas çeşitlerden
daha yüksek olmuştur.
Tablo 2. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde yaprak su tutma kapasitesi (YSTK) ve nisbi nem içeriği (NNİ) üzerine etkisi
YSTK NNI, % Çeşitler
Kontrol EKS GKS Control EKS GKS Menemen-92 0.06 0.09 0.38 85 86 73 Akcin 0.12 0.09 0.15 82 83 79 Aydin-92 0.10 0.08 0.19 82 87 77 Izmir-92 0.08 0.10 0.24 82 84 79 Kusmen 0.17 0.18 0.22 80 79 74 Canitez-87 0.12 0.15 0.22 84 82 79 Gokce 0.17 0.11 0.25 83 81 75 Sari 0.12 0.11 0.18 76 75 79 Uzunlu-99 0.11 0.11 0.12 84 84 79 Er-99 0.09 0.09 0.17 83 87 74 ILC-195 0.12 0.12 0.18 84 87 78 LSD çeşit * kuraklık: 0.066 4.62 F çeşit * kuraklık: 3.94** 2.83**
**: P<0.01
Askorbik asit ve prolin konsantrasyonları: Erken ve geç kuraklık stresinde çeşitlerin askorbik
asit konsantrasyonları önemli farklılıklar göstermiştir (Tablo 4). Aydin-92, Izmir-92, Kusmen ve
Sari çeşitleri haricinde diğer çeşitlerin askorbik asit konsantrasyonları kuraklık stresinde
artmıştır. Erken ve geç kuraklık stresinde çeşitlerin askorbik asit konsantrasyonları ile KHI leri
arasında önemli negatif korelasyonlar belirlenmiştir (sırasıyla, r = - 0.760 ve = -0.747, Tablo 3).
Genel olarak, kurağa dayanıklı çeşitlerin askorbik asit konsantrasyonları hassas olanlardan daha
yüksek olmuştur.
28
Tablo 3. Regresyon analizi ve KHI ile fizyolojik parametreler arasındaki korelasyon katsayıları
Çiçeklenme öncesi Çiçeklenme sonrası
Korelasyon ilişkileri Eşitlik r Eşitlik r
KHI-YSTK y = 7.6226x + 0.1384 0.8097*** y = 2.3801x + 1.1089 0.7673***
KHI-NNI y = - 0.0381x + 0.1384 0.5237* y = -0.0525x + 5.6182 0.6104**
KHI-Askorbik asit y = - 0.0134x + 1.9966 0.7606*** y = -0.0096 + 2.3124 0.7473***
KHI-Prolin y = -0.0043x + 0.9929 0.0032ns y = -0.2926x + 2.4246 0.7072**
KHI-Membran per. y = 0.0448x – 1.6817 0.6358** y = 0.0504x + 1.4510 0.7092**
KHI-MDA y = -0.9225x + 2.3271 0.7270*** y = -1.2775x + 3.4219 0.8187***
KHI-H2O2 y = -2.2922x + 13.66 0.1902 ns y = -1.4740 x + 15.922 0.1037ns
KHI- Klorofil y = -10.26x + 136.95 0.1745 ns y = 18.001x + 74.101 0.2942 ns
*P <0.1, **P <0.05, ***P <0.01, ns, önemli değil
Prolin akümülasyonu üzerine çeşit x kuraklık stresi dönemi interaksiyonu önemli
olmuştur Tablo 4). Çeşitlerin prolin konsantrasyonları EKS’ inde azalmış fakat GKS’ inde
önemli oranda artmıştır. Uzunlu-99, Aydin-92 ve Menemen-92 çeşitleri daha fazla prolin
akümüle etmişlerdir (Tablo 4).
Erken kuraklık stresinde prolin konsantrasyonu ile KHI arasında önemli bir korelasyon
ilişkisi belirlenememiştir. Bununla birlikte, proline konsantrasyonu ile KHI arasında önemli
korelasyon belirlenmiştir. (Tablo 3). Geç kuraklık stresinde, kurak tolerant çeşitler (Aydin-92,
Akcin ve Uzunlu-99) hassas çeşitlere göre daha fazla prolin akümüle etmişlerdir (Tablo 4).
29
Tablo 4. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde askorbik asit ve prolin içeriği üzerine etkisi
Askorbik asit mmol kg-1, FW
Prolin mmol kg-1, FW
Çeşitler
Kontrol EKS GKS Kontrol EKS GKS Ortalama Menemen-92 52.94 84.43 63.41 2.13 1.39 2.73 2.08 Akcin 58.26 73.58 93.81 1.31 1.18 3.05 1.84 Aydin-92 95.45 82.76 84.77 2.25 1.54 3.02 2.27 Izmir-92 74.67 58.78 56.96 1.58 1.50 2.63 1.90 Kusmen 50.30 44.81 43.69 1.94 1.42 3.06 2.13 Canitez-87 53.19 53.73 61.12 1.43 1.17 2.13 1.58 Gokce 70.62 79.10 85.02 1.21 1.42 2.19 1.61 Sari 81.94 80.15 74.99 1.46 1.45 3.01 1.97 Uzunlu-99 66.64 80.73 96.95 2.33 1.21 3.95 2.50 Er-99 74.51 99.65 80.69 1.61 1.27 2.47 1.78 ILC-195 68.46 92.00 68.43 0.95 0.79 2.51 1.42 Ortalama 1.65 1.30 2.79 LSD Çeşit * Kuraklık: 14.95 LSD Çeşit: 0.418 LSD Kuraklık: 0.218 F Çeşit * Kuraklık: 4.34** F Çeşit: 4.59** F kuraklık: 100.27**
**: P<0.01
Hidrojen peroksit, lipid peroksidasyonu (MDA) ve membran permeabilitesi: Kuraklık stresine
ve dönemine bağlı olarak çeşitlerin Hydrojen peroksit (H2O2) konsantrasyonları farklılık
göstermiştir. Çeşitlerin tamamından kuraklık stresine bağlı olarak H2O2 konsantrasyonu artmıştır
(Tablo 5). Bununla birlikte her iki kuraklık stresinde de KHI ile H2O2 arasında önemli bir
korelasyon ilişkisi belirlenememiştir.
Çeşitlerin Lipid peroksidasyonu (MDA içeriği) arasında farklıklar belirlenmiş ve her iki
kuraklık stresinde de MDA konsantrasyonu artış göstermiştir. MDA konsantrasyonu ile KHİ
arasında her iki kuraklık stresi döneminde de oldukça önemli negatif korelasyonlar belirlenmiştir
(sırasıyla, r = -0.727 ve r = -0.818, Tablo 3).
Uzunlu 99 çeşidi hariç, çeşitlerin membran permeabilitesi kuraklık stresinde artmıştır.
Membran permeabilitesi ile KHİ arasında önemli pozitif korelasyonlar belirlenmiştir (r = 0.635
and r = 0.709, Tablo 3).
30
Tablo 5. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde membran permeabilitesi (MP),
lipid peroksidasyonu (MDA) ve H2O2 konsantrasyonuna etkisi
MP (EC %)
MDA nmol ml-1, FW
H2O2 mmol kg-1, FW
Çeşitler
kontrol EKS GKS kontrol EKS GKS kontrol EKS GKS Menemen-92 49 49 65 1.11 1.79 1.46 10.88 13.18 19.72 Akcin 60 60 60 1.24 1.41 1.86 13.57 17.09 16.10 Aydin-92 57 63 63 1.15 1.26 1.20 14.02 14.18 14.71 Izmir-92 58 61 60 1.11 1.15 1.28 13.64 13.49 14.88 Kusmen 58 63 64 1.05 1.02 1.13 10.96 11.03 11.72 Canitez-87 60 59 61 1.01 1.22 1.14 12.72 10.27 12.03 Gokce 64 64 60 0.97 1.28 1.10 7.50 6.58 7.81 Sari 60 62 62 1.03 1.17 1.12 8.34 11.19 13.10 Uzunlu-99 59 57 57 2.03 2.34 2.11 13.10 11.48 13.95 Er-99 58 60 58 1.20 1.46 1.31 9.31 8.11 11.55 ILC-195 56 57 58 0.98 1.48 1.39 8.94 8.78 13.57 LSD Çeşit * kuraklık : 4.04 0.234 2.56 F Çeşit * kuraklık : 5.30** 2.84** 3.12**
**: P<0.01
Nisbi klorofil içeriği: Nohut çeşitlerinin nisbi klorofil içerikleri kuraklık ile azalmıştır. Çeşitler
arasında klorofil içerikleri bakımından önemli farklılıklar görülmüştür. Erken kuraklık stresinde
çeşitlerin klorofil içeriklerindeki azalma geç kuraklık stresine oranla daha az düzeyde
gerçekleşmiştir (Tablo 6).
Tablo 6. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde nisbi klorofil üzerine etkisi
Nisbi klorofil Çeşitler kontrol EKS GKS
Menemen-92 150 148 107 Akcin 132 139 107 Aydin-92 147 136 117 Izmir-92 143 129 114 Kusmen 152 117 118 Canitez-87 143 130 105 Gokce 162 146 110 Sari 143 136 101 Uzunlu-99 148 115 89 Er-99 123 105 80 ILC-195 109 94 85 LSD çeşit * kuraklık: 13.74 F çeşit * kuraklık: 2.92**
**: P<0.01
Kuraklığın Nisbi gelişme azalmasına etkisi (NGA): Kuraklık stresinin kontrole göre yaratmış
31
olduğu kuru ağırlık azalması (NGA) hesaplanmış ve bu parametre ile besin maddesi
akümülasyonu arasındaki ilişkiler irdelenmiştir. Beklenen bir şekilde çeşitlerin gelişimi (NGA
oranı) kontrole kıyasla kuraklık sonucu azalmıştır. Erken kuraklık stresinde çeşitlerinin NGA
oranı % 47 iken, geç kuraklıkta bu oran % 29 olmuştur. Bir başka ifade ile bitkilerin geç
kuraklıktan daha şiddetli etkilenmişlerdir (Şekil 1). Bununla birlikte her iki stres döneminde de
çeşitler arasında NGA bakımından önemli farklılıklar görülmüştür. NGA açısından bir
değerlendirme yapıldığında Kusmen, Canitez-87, Izmir-92, Sari, Gökce ve ILC-195 chickpea
çeşitlerinin erken kuraklık stresine Akcin, Aydin-92, Er-99, Uzunlu-99 ve Menemen-92 den daha
hassas oldukları görülmektedir. Geç kuraklık döneminde de çeşitler arasında kuraklığa
gösterdikleri tepki bakımından önemli farklılıklar görülmüştür. Menemen-92, Canitez-87,
Küsmen, Gökçe, Sari, Er-99 ve İzmir-92 çeşitlerinde NGA oranı diğerlerinden yüksek olmuştur.
Kurağa toleransın bir ölçüsü olarak NGA oranı ile KHİ arasında benzer ilişkiler tespit edilmiştir.
0
10
20
30
40
50
60
Menemen-92
Akcin
Aydin-92
Izmir-92
Kusmen
Canitez-87
Gokce
Sari
Uzunlu-99
Er-99
ILC-195
EDS LDS
Relative Growth Reduction (RGR %
)
Şekil 1. Erken ve geç kuraklıkta nohut çeşitlerinde nisbi büyüme azalması
32
Azot (N), fosfor (P) ve potasyum (K) akümülasyonu ve etkinliği: Erken ve geç dönemde
uygulanan kuraklık bitkilerde N, P ve K akümülasyonunu azaltmıştır (Tablo 7). Bu azalma EKS’
ine göre GKS’ inde daha fazla olmuştur. Her iki kuraklık stresi altında çeşitler arasında N, P ve
K akümülasyonu bakımından önemli farklılıklar görülmüştür. Kurağa dayanıklı çeşitler
(Menemen-92, Uzunlu-99, Er-99, Aydin-92 ve Akcin) için hesaplanan N alımı etkinliği EKS
döneminde % 64 ile %73 arasında değişmiştir. Azot akümülasyon etkinliği kurağa dayanıklı
nohut çeşitlerinde geç kuraklık döneminde de hassas çeşitlere göre yüksek olmuştur. Her iki
kuraklık stresi içinde N alım etkinliği ile NGA arasında önemli derecede pozitif korelasyonlar
belirlenmiştir (sırasıyla, r = - 0.9070 ve r = - 0.7610, p<0.01).
Erken kuraklık stresinde kurağa dayanıklı çeşitlerin (Menemen-92, Aydin-92, Uzunlu-99)
P akümülasyonu kurağa hassas çeşitlere göre daha az azalmıştır. Geç kuraklık stresinde, P
akümülasyon etkinliği Uzunlu-99 ve Aydin-92 çeşitlerinde diğer çeşitlere oranla daha yüksek
olmuştur. NGA ile P akümülasyon etkinliği arasında her iki kuraklık stresinde de önemli pozitif
korelasyonlar belirlenmiştir (r = - 0.5999 and r = - 0.5490, p<0.1).
Geç kuraklık stresinde, K alımı etkinliği kurağa dayanıklı olan Menemen-92, Uzunlu-99,
Er-99, ve Akcin çeşitlerinde %81 ile % 97 arasında değişmiştir. Bu değerler kurağa hassas olan
çeşitlere göre önemli oranda yüksek olmuştur. Buna ilave olarak, kurağa dayanıklı çeşitlerden
Uzunlu-99, Akcin, Aydin-92 ve ILC-195’ in K alım etkinliği geç kuraklık döneminde hassas
olan çeşitlerden yüksek olmuştur (Tablo 8). Erken ve geç kuralık uygulamalarında potasyum
alım etkinliği ile NGR arasında önemli pozitif ilişkiler belirlenmiştir (sırasıyla, r = - 0.8937 ve r
= -0.7638, p<0.01).
33
Tablo 7. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde azot (N), fosfor (P) ve potasyum (K) akümülasyonu. Parantez içindeki değerler besin maddesi akümülasyon etkinliğini ifade etmektedir.
N
mg bitki-1
P
mg bitki-1
K
mg bitki-1
Çeşitler
Kont. EKS GKS Kont. EKS GKS Kont. EKS GKS
Menemen-92 20.0 18.2 (91) 15.5 (78) 1.75 1.44 (82) 1.10 (63) 29.5 28.6 (97) 17.5 (60)
Akcin 20.7 16.9 (82) 18.5 (90) 2.24 1.39 (62) 1.30 (58) 34.8 28.2 (91) 22.9 (66)
Aydin-92 19.0 15.0 (79) 14.9 (78) 1.47 1.25 (85) 1.09 (74) 28.3 21.2 (75) 16.4 (58)
Izmir-92 27.4 19.3 (71) 20.9 (76) 2.43 1.36 (56) 1.21 (50) 38.3 26.5 (69) 19.2 (50)
Kusmen 24.6 16.8 (68) 15.3 (62) 1.63 1.18 (72) 1.04 (64) 25.2 15.7 (62) 12.3 (49)
Canitez-87 25.5 16.2 (64) 15.8 (62) 2.46 1.22 (50) 1.22 (50) 35.5 22.0 (62) 16.5 (46)
Gokce 26.0 17.7 (68) 15.6 (60) 2.34 1.61 (69) 1.11 (47) 29.7 21.9 (74) 15.3 (52)
Sari 30.5 23.0 (76) 21.4 (70) 2.26 1.52 (67) 1.42 (63) 32.3 22.5 (70) 17.4 (54)
Uzunlu-99 15.0 13.7 (91) 13.2 (88) 1.32 1.12 (85) 1.15 (87) 19.9 16.8 (84) 13.4 (67)
Er-99 18.6 15.7 (84) 14.0 (75) 1.47 1.05 (71) 0.89 (61) 22.5 18.2 (81) 12.9 (57)
ILC-195 17.7 13.0 (73) 11.6 (66) 1.34 0.92 (76) 0.78 (58) 20.9 15.9 (76) 12.1 (58)
LSD Çeşit * kuraklık: 3.97 0.383 4.16
F Çeşit * kuraklık : 1.68* 2.43** 2.58**
*: P<0.05; **: P<0.01
Kalsiyum (Ca) ve magnezyum (Mg) akümülasyonu ve etkinliği: Erken ve geç kuraklık
uygulanarak yetiştirilen nohut çeşitlerinin Ca ve Mg akümülasyonu ve etkinliği Tablo 8’ de
verilmiştir.
Kurak uygulamaları bütün çeşitlerin Ca ve Mg akümülasyonunu azaltmıştır. Bununla
birlikte her iki kuraklık uygulamasında da çeşitler arasında önemli farklılıklar görülmüştür.
Erken kuraklık uygulamasında, nisbi gelişim azalması (NGA) ile Ca akümülasyonu arasında
negatif (r = -0.584, p<0.1) ve erken ve geç kuraklık stresinde NGA ile Mg akümülasyonu
34
arasında da yine önemli ve negatif korelasyonlar belirlenmiştir (sırasıyla, r = -0.583, p<0.1 and r
= -0.843, p<0.01). Gerçektende kurağa dayanıklı çeşitlerden (Menemen-92 and Akcin) Ca and
Mg akümülasyon etkinliği diğer kurağa tolerant çeşitler ve hassas çeşitlerden yüksek olmuştur
(Tablo 8).
Tablo 8. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde kalsiyum (Ca), ve magnezyum (Mg) akümülasyonuna etkileri. Parantez içindeki değerler besin maddesi akümülasyon etkinliğini ifade etmektedir.
Ca
mg bitki-1
Mg
mg bitki-1
Çeşitler
Control EKS GKS Control EKS GKS
Menemen-92 18.6 16.1 (87) 8.9 (48) 3.47 3.01 (87) 1.98 (57)
Akcin 18.6 15.7 (85) 13.2 (71) 3.82 3.34 (87) 3.06 (80)
Aydin-92 18.4 13.5 (73) 9.8 (53) 3.36 2.47 (73) 2.22 (66)
Izmir-92 26.0 21.8 (84) 19.1 (73) 4.81 3.13 (65) 2.91 (60)
Kusmen 31.5 17.9 (57) 15.9 (51) 4.40 2.75 (63) 2.53 (57)
Canitez-87 28.2 19.0 (67) 15.0 (53) 4.40 2.78 (63) 2.66 (60)
Gokce 30.5 19.8 (65) 16.8 (55) 4.65 2.97 (64) 2.67 (57)
Sari 29.0 22.5 (77) 19.1 (66) 4.39 3.30 (75) 3.09 (70)
Uzunlu-99 16.0 11.1 (69) 9.0 (56) 2.76 1.84 (67) 1.98 (72)
Er-99 18.9 14.1 (75) 10.5 (56) 3.32 2.41 (72) 2.09 (63)
ILC-195 10.9 8.7 (80) 6.2 (58) 2.43 1.96 (81) 1.45 (60)
LSD for Cultivar * Drought: 4.06 0.680
F value for Cultivar * Drought: 2.22** 1.62**
*: P<0.05; **: P<0.01
Demir (Fe) ve çinko (Zn) akümülasyonu ve etkinliği: Çeşitlerin Fe ve Zn akümülasyonu ve
etkinliği arasında önemli farklılıklar görülmüştür (Tablo 9). Demir ve Zn akümülasyonu küsmen
çeşidi hariç önemli oranda düşmüştür. Uzunlu 99 çeşidi hariç, geç kuraklık uygulamasında Fe ve
Zn etkinliği önemli oranda düşmüştür. Erken kuraklık stresinde, NGA ile Zn alımı arasında
35
negatif bir korelasyon ilişkisi (r = -0.529, p<0.1) belirlenmiştir. Buna ilave olarak sadece
Menemen çeşidi geç kuraklık stresinde Fe ve Zn alım etkinliği bakımından en iyi performansı
göstermiştir.
Tablo 9. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde demir (Fe) ve çinko (Zn) akümülasyonuna etkileri. Parantez içindeki değerler besin maddesi akümülasyon etkinliğini ifade etmektedir.
Fe
µg bitki-1
Zn
µg bitki-1
Çeşitler
Kontrol EKS GKS Kontrol EKS GKS
Menemen-92 54.1 53.0 (98) 44.2 (82) 15.3 13.9 (91) 9.2 (60)
Akcin 72.5 46.3 (64) 39.2 (54) 23.0 16.1 (70) 13.8 (60)
Aydin-92 42.1 36.0 (85) 28.7 (68) 18.3 14.1 (77) 10.8 (59)
Izmir-92 79.6 59.1 (74) 41.9 (53) 26.4 14.7 (56) 11.4 (43)
Kusmen 49.0 51.0 (104) 27.5 (56) 15.7 11.2 (71) 9.2 (58)
Canitez-87 78.9 43.7 (55) 37.0 (47) 22.7 13.9 (61) 11.7 (51)
Gokce 94.3 66.4 (70) 45.9 (49) 28.1 16.7 (59) 13.8 (49)
Sari 62.1 55.2 (89) 49.1 (79) 26.1 17.6 (67) 15.6 (60)
Uzunlu-99 36.3 23.7 (65) 33.4 (92) 15.8 10.0 (63) 9.7 (61)
Er-99 41.3 31.4 (76) 27.8 (67) 14.8 11.9 (80) 9.5 (64)
ILC-195 42.4 36.3 (86) 25.9 (61) 15.7 10.5 (67) 8.2 (52)
LSD Çeşit * kuraklık: 15.64 3.59
F Çeşit * kuraklık: 2.41** 2.36**
**: P<0.01
Mangan (Mn)ve bor (B) akümülasyonu ve etkinliği: Nohut çeşitlerinin Mn ve B akümülasyonu
ve etkinliği arasında kuraklığa bağlı olarak farklılıklar göstermiştir. Kuraklık stresi çeşitlerin Mn
ve B akümülasyonunun azalmasına sebep olmuştur. Bu azalma geç kuraklık stresinde daha
şiddetli olmuştur. Erken kuraklık stresinde NGA ile Mn alım etkinliği arasında negatif ilişki
saptanmıştır (r =0.520, p<0.1).
36
Tablo 10. Erken (EKS) ve geç kuraklık (GKS) stresinin nohut çeşitlerinde mangan (Mn) ve bor (B) akümülasyonuna etkileri. Parantez içindeki değerler besin maddesi akümülasyon etkinliğini ifade etmektedir.
Mn µg bitki-1
B µg bitki-1
Çeşitler
Control EKS GKS Control EKS GKS Menemen-92 37.2 31.2 (84) 19.2 (52) 49.5 44.0 (89) 24.0 (48) Akcin 45.0 34.1(76) 25.7 (57) 57.0 44.0 (77) 36.5 (64) Aydin-92 37.6 23.3 (62) 19.1 (51) 50.0 37.5 (76) 27.0 (54) Izmir-92 55.3 34.7 (63) 25.8 (47) 62.4 41.8 (67) 33.9 (54) Kusmen 37.4 22.6 (61) 21.8 (58) 47.6 31.3 (66) 26.5 (56) Canitez-87 53.7 34.9 (65) 28.2 (52) 52.8 35.3 (67) 26.8 (51) Gokce 37.0 27.5 (74) 23.3 (63) 57.3 37.5 (65) 32.9 (57) Sari 50.3 36.7 (73) 32.4 (64) 58.3 43.3 (74) 35.5 (61) Uzunlu-99 25.5 16.2 (64) 15.6 (61) 32.2 23.1 (72) 20.8 (65) Er-99 33.2 24.4 (73) 19.8 (60) 37.9 32.1 (85) 24.9 (66) ILC-195 41.5 23.4 (56) 20.7 (50) 35.8 27.8 (77) 20.7 (58) LSD Çeşit * kuraklık : 6.79 7.88 F Çeşit * kuraklık : 1.85* 1.69* *: P<0.05
Bor alım etkinliği ile NGA arasında erken ve geç kuraklık uygulamalarında negatif
ilişkiler belirlenmiştir (sırasıyla, r = - 0.7489 and r = -6984, p<0.01). Erken kuraklık stresinde,
kurak tolerant Menemen-92, Aydin-92, Er-99 ve Akcin çeşitlerinin B akümülasyon etkinliğinin
hassas olan çeşitlere göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Geç kuraklık koşullarında, kurağa
dayanıklı çeşitlerin (Akcin ve Uzunlu-99) B alım etkinliği daha yüksek olmuştur.
Ürün azalması ve toplam besin kullanım etkinliği: Besin maddelerinin (N, P, K, Ca, Mg, Fe,
Zn, Mn and B) ortalama besin maddesi akümülasyon etkinliği Şekil 2’ de verilmiştir. Erken ve
geç kuraklık uygulamasında, NGA ile toplam besin maddesi akümülasyon etkinliği arasında
pozitif ilişkiler saptanmıştır (sırasıyla, r = -0.7489, p<0.01 ve r = -0.698, p<0.05). Erken
kuraklık uygulamasında kurağa dayanıklı çeşitlerin (Menemen-92, Akcin, Aydin-92, Uzunlu-99
and Er-99) genel olarak, toplam besin maddesi akümülasyon etkinliği kurağa hassas olan
çeşitlerden yüksek olmuştur. Geç kuraklık uygulamasında da kurağa dayanıklı Aydin-92, Akcin
ve Uzunlu-99 çeşitleri daha yüksek toplam besin maddesi akümülasyon etkinliği göstermiştir
(Şekil 2).
37
0 20 40 60 80 100
ILC-195
Er-99
Uzunlu-99
Sari
Gokce
Canitez-87
Kusmen
Izmir-92
Aydin-92
Akcin
Menemen-92
EDS
LDS
Total Nutrient Accumulation Efficiency (%)
Toplam besin maddesi akümülasyon etkinliği %
Şekil 2. Erken (EKS: EKS) ve geç kuraklığın (GKS: GKS) toplam besin maddesi (N, P, K, Ca, Mg, Fe, Zn, Mn and B) akümülasyonuna etkisi.
38
Mercimek Denemesine Ait Bulgular
Mercimek çeşitlerinin yaş ve kuru ağırlıkları ile kuraklığa hassasiyet indeksi (KHI):
Tablo 1. Mercimek çeşitlerinin kontrol ve kurak koşullarda yaş ve kuru ağırlıkları ve kuraklığa hassasiyet indekleri (KHI)
Yaş ağırlık, mg bitki-1 Kuru ağırlık, mg bitki-1 Çeşitler Kontrol Kurak Kontrol Kurak
KHI
Malazgirt 89 257 136 53.33 25.38 0.99 Özbek 359 142 70.80 23.53 1.27 Fırat 87 399 211 81.89 41.15 0.94 Sazak 91 509 276 117.0 64.09 0.85 Emre 20 318 166 74.24 40.92 0.85 Kayı 91 511 203 115.9 47.74 1.12 F kuraklık*çeşit: 0.038** 0.041** **: p<0.01
Mercimek çeşitlerini arasında yaş ve kuru ağırlık açışından bir değerlendirme yapıldığında her
iki koşulda da önemli farklılıkların olduğu görülmektedir. Normal ve kurak koşullarda çeşitler
arasında önemli farklılıklar olduğu için kuraklığa hassasiyet indeksi çeşitlerin toleransını ortaya
koymak bakımından önemli bir ölçüttür. Tablo 1 de verilen KHI değerlerinin incelenmesinden
görüleceği gibi Sazak 91, Emre 20 ve Fırat 87 çeşitleri diğer çeşitlere göre kurağa daha
dayanıklıdır. Araştırmanın bundan sonraki bölümünde kurağa dayanıklı ve hassas çeşitlerin
kurağa göstermiş olduğu tepkiler irdelenecektir.
Mercimek çeşitlerinin Yaprak su tutma kapasitesi (YSTK) ve nisbi nem içerikleri (NNİ):
Kuraklık uygulaması bütün çeşitlerde YSTK ve NNI ni azaltmıştır. YSTK yönünden çeşitler
arasında bir değerlendirme yapıldığında kurağa dayanıklı çeşitlerden sadece Sazak 91’ in diğer
çeşitlere göre daha yüksek YSTK ya sahip olduğu götülmektedir. Bununla birlikte yine kurağpa
39
dayanıklı Sazak 91 ile Fırat 87 nin NNİ’ lerinin diğer çeşitlerden daha yüksek olduğu
görülmektedir (Tablo 2).
Tablo 2. Mercimek çeşitlerinin kontrol ve kurak koşullarda Yaprak su tutma kapasitesi (YSTK) ve nisbi nem içerikleri (NNİ)
YSTK NNİ Çeşitler Kontrol Kurak Kontrol Kurak
Malazgirt 89 0.121 0.084 72.54 58.77 Özbek 0.206 0.072 80.22 76.19 Fırat 87 0.121 0.073 81.36 77.88 Sazak 91 0.140 0.128 83.27 78.48 Emre 20 0.152 0.094 73.88 57.49 Kayı 91 0.163 0.148 75.53 74.84 F Kuraklık F Çeşit
10.67** 7.75** 4.73**
**: p<0.01
Mercimek çeşitlerinin nisbi klorofil, kanopi sıcaklığı ve stoma direnci:
Kuraklığın bir sonucu olarak bütün çeşitlerin nisbi klorofil kapsamları azalmıştır. Genel
olarak nisbi klorofilde medyana gelen azalma kurağa dayanıklı olan çeşitlerde daha az oranda
gerçekleşmiştir (Tablo 3).
Tablo 3. Mercimek çeşitlerinin kontrol ve kurak koşullarda nisbi klorofil, kanopi sıcaklığı
ve stoma direncindeki değişimler.
Nisbi Klorofil (SPAD okumaları
Kanopi Sıcaklığı oC
Stoma Direnci s cm-1
Çeşitler
Kontrol Kurak Kontrol Kurak Kontrol Kurak Malazgirt 89 137 127 30.9 36.2 9.14 15.22 Özbek 155 143 28.1 32.5 6.53 13.55 Fırat 87 144 141 27.6 34.4 8.45 18.16 Sazak 91 159 156 28.5 33.8 13.12 18.49 Emre 20 151 148 30.2 31.7 10.51 19.22 Kayı 91 160 157 29.1 31.9 6.91 19.26 F Kuraklık F Çeşit
5.36* 9.66**
99.49** 4.84**
66.99** 2.73*
*: p<0.05; **: p<0.01
40
Bitki sıcaklıkları kuraklığın etkisiyle bütün çeşitlerde artış göstermiştir. Çeşitler arasında
normal ve kurak koşullar altın önemli farklılıklar ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte kurağa
tolerans ile kanopi sıcaklığı arasında bir ilişki belirlenenmemiştir. Kuraklık bitkilerin stoma
direncini de önemli miktarda artırmıştır. Genel olarak stoma direnci yüksek olan çeşitler
kurağa toleran çeşitler olmuştur (Tablo 3).
Mercimek çeşitlerinin H2O2 konsantrasyonu, Lipid peroksidasyonu, Membran Geçirgenliği ve Prolin konsantrasyonu: Kuraklık uygulamasına bağlı olarak mercimek çeşitlerinin H2O2 konsantrasyonu bazı
çeşitlerde artmış bazılarında ise azalmıştır. Çeşitler arasında bir karşılaştırma yapıldığında
kurak koşullarda Özbek, Fırat 87 ve Emre 20’ nin kuraklık sonucunda H2O2
konsantrasyonunun azaldığı anlaşılmaktadır. Mebran geçirgenliği kuraklığa bağlı olarak
Özbek, Sazak 91, Emre 20 ve Kayı 91 çeşitlerinde artmış diğer çeşitlerde ise azalmıştır.
Tablo 4. Mercimek çeşitlerinin kontrol ve kurak koşullarda H2O2 konsantrasyonu, Lipid peroksidasyonu, Membran Geçirgenliği ve Prolin konsantrasyonundaki değişimler
Çeşitler H2O2 konsantrasyonu µmol g-1
Lipid peroksidasyonu MDA nmol ml-1
Membran Geçirgenliği %
Prolin mmol g-1
Kontrol Kurak Kontrol Kurak Kontrol Kurak Kontrol Kurak Malazgirt 89 3.25 6.51 1.34 1.15 12.73 11.26 2.78 6.15 Özbek 6.62 6.55 1.61 1.47 7.46 12.38 2.42 7.43 Fırat 87 10.66 9.31 1.40 1.23 8.76 8.67 4.05 6.92 Sazak 91 12.99 18.33 1.25 0.47 8.38 10.24 3.04 8.16 Emre 20 20.25 17.45 0.59 1.56 18.20 23.79 4.06 7.00 Kayı 91 16.57 26.98 1.69 1.76 8.46 13.03 2.75 6.38 F Kuraklık 4.87* F Çeşit 25.03** F Çeşit*Kuraklık ÖD
ÖD 18.13** 15.17**
4.88* 10.37** ÖD
129** ÖD ÖD
ÖD: önemli değil; *: p<0.05; **: p<0.01
41
Kuraklık stresi bütün çeşitlerde prolin akümülasyonuna sebep olmuştur. Çeşitler arasında
prolin akümülasyonu bakımından istatistiki olarak önemli bir farklılık olmamıştır.
Mercimek çeşitlerinin fosfor konsantrasyonları ve fosfor alımları
Mercimek çeşitlerinin P konsantrasyonu üzerine çeşit * kuraklık interaksiyonu önemli
olmuştur. Sazak 91 ve Kayı 91 çeşitlerinin P konsantrasyonları kuraklığın etkisiyle artmış
diğer çeşitlerin P konsantraswyonu ise azalmıştır. Bununla birlikte kuraklık bütün çeşitlerin
P alımlarının azalmasına sebep olmuştur.
Tablo 5. Mercimek çeşitlerinin kontrol ve kurak koşullarda fosfor konsantrasyonları ve fosfor alımları
P konsantrasyonu g kg-1
P alımı µg bitki-1
Çeşitler
Kontrol Kurak Kontrol Kurak Malazgirt 89 0.93 0.78 49.9 19.6 Özbek 1.11 0.85 78.6 19.8 Fırat 87 0.85 0.85 71.7 35.1 Sazak 91 0.84 0.92 98.8 59.6 Emre 20 1.22 0.90 88.8 36.6 Kayı 91 0.73 0.95 85.2 44.4 F Kuraklık ÖD F Çeşit 2.49* F Çeşit*Kuraklık 3.37*
73.20** 6.08** ÖD
ÖD: önemli değil; *: p<0.05; **: p<0.01
V. Sonuç ve Öneriler
Bu çalışmada yer alan 11 nohut ve 6 mercimek çeşidinin kuraklık stresine farklı tepkiler
gösterdikleri belirlenmiştir. Çeşitlerin kuraklığa toleransının belirlenmesinde KHI önemli ve
42
geçerli bir parametredir (Dencic et al., 2000; Bruckner and Frohberg, 1987). Çalışmamızda nohut
ve mercimek çeşitleri KHI lerine göre kurağa hassas ve dayanıklı olmak üzere iki gruba
ayrılmıştır. Buna göre Akcin, Aydin-92, Er-99, Uzunlu-99 and Menemen-92 nohut çeşitleri ve
Fırat 87, Sazak 91 ve Emre 20 mercimek çeşitleri diğer çeşitlere göre kurağa dayanıklı çeşitler
olarak kabul edilmiştir.
Kurağa dayanıklı nohut çeşitlerinde YSTK hassas olanlara göre daha düşük ve NNİ leri
ise daha yüksek olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte mercimek çeşitleri için benzer ilişki
ortaya konulamamıştır. Kurağa dayanıklı çeşitlerin belirlenmesinde YSTK ve NNİ nin güvenilir
olduğu daha önce değişik araştırıcılar tarafından önerilmiştir (Dhanda ve Sethi, 1998; Clarke et
al., 1989; Sairam and Saxena, 2000). Genel olarak nuhut çeşitlerinde askorbik asit içeiği kuraklık
ile artış göstermiştir. Buğdayda benzer sonuçlar daha önce elde edilmiştir (Sairam et al., 1998).
Bilindiği gibi askorbik asit kloroplastlarda oluşan toksik oksijenleri yok etmede önemli
fonksiyonlara sahiptir (Sairam and Saxena, 2000). Çalışmamızda kuraklığa dayanıklı çeşitlerin
KHI leri ile askorbik asit konsantrasyonları arasında önemli korelasyonlar belirlenmiştir. Kurağa
dayanıklı, Akcin, Aydin-92 ve Uzunlu-99, diğer çeşitlere göre daha yüksek oranda askorbik asit
içermişlerdir.
Nohut ve mercimek çeşitlerinde kuraklık stresi altında prolin akümülasyonu meydana
gelmiştir ve bu sonuçlar diğer araştırıcıların bu konudaki bulguları ile uyum içerisindedir
(Steward and Hanson, 1980; Tan and Halloran, 1980; Khan et al., 2001). Çalışmaızda KHI ile
prolin akümülasyonu arasında önemli ilişkiler belirlenmiştir. Bu prolin seviyelerin kuraklığa
toleransı belirlemede önemli bir parametre olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışmamızda
bitkilerin H2O2 konsantrasyonu, lipid peroksidasyonu ve sonuç olarak membran geçirgenliğinde
artışlar belirlenmiştir.
43
Optimal koşullar ile kıyaslandığında bitkilerin klorofil kapsamlarında önemli azalmalar
medya gelmiştir.benzer sonuçlar aynı konuda çalışan araştırmacılar tarafından da rapor edilmiştir
(Moran et al., 1994; Campos et al., 1999; Egert and Tevini, 2002).
Ortamda su miktarının azalması besin maddelerinin alınabilirliğini azatmaktadır (Baligar
et al., 2001; Marschner 1995). Bu nedenle su yetersizliğinde diğer çeşitlere göre daha fazla besin
maddesi alabilme yeteneğine sahip olan çeşitlerle kuraklığa toleran arasında bir ilişkinin olup
olmadığını anlamak amacıyla çeşitlerin kuraklıkta aldıkları besin maddeleri miktarları
karşılaştırılmıştır. Kuraklık bütün çeşitlerde besin maddesi alımını azaltmıştır. Ancak bazı
çeşitler kurak koşullarda besin maddesi alımı yönünden diğerlerine göre daha üstrün olasak
belirlenmiştir. Sonuç olarak kurağa dayanıklı çeşitlerin genel olarak bitki besin maddelerinden
daha yüksek oranda yararlandıkları belirlenmiştir
Sonuç olarak aynı bitkinin farklı çeşitleri arasında kuraklığa dayanıklılık bakımından
önemli farklılıklar belirlenmiştir. Tarımsal üretimde başarılı olabilmek için strese dayanıklı
genetik bireylerin seçimi önem taşımaktadır. Bu bireylerin seçiminde araştırmamızda
kullandığımız pek çok parametrenin kullanılabilir olduğu belirlenmiştir. Bundan sonraki
aşamada benzer çalışmaların tarla koşullarında yürütülerek sera koşullarında hızlı bir şekilde
elde edilen bu araştırma sonuçlarının geçerliliği test edilebilir. Böylece sonuç alınması hızlı olan
sera denemeleri ile çok sayıda bitki çeşidi denenerek sonuca hızlı bir şekilde ulaşılabilir. Nitekim
elde ettiğimiz sonuçları tarla koşullarında işlerliğini görebilmek için projemiz Tübitak tan destek
almış ve bu kanuda çalışmalarımız devam etmektedir.
VI. Kaynaklar
Ahmad, Z., Gill, M.A., Qureshi, R.H., 2001. Genotypic variations of phosphorus utilization
efficiency of crops. Journal Plant Nutrition 24, 1149-1171.
44
Ali, M.D., Krishnamurty, L., Saxena, N.P., Rupela, O.P., Kumar, J., Johansen, C., 2002 Scope
for genetic manipulation of mineral acquisition in chickpea. Plant and Soil 245, 123-134.
Allen, R.D., 1995. Dissection of oxidative stress tolerance using transgenic plants. Plant Physiol.
107, 1049-1054.
Altinkut, A., Kazan, K., Ipekci, Z., Gozukirmizi, N., 2001. Tolerance to paraquat is correlated
with the traits associated with water stress tolerance in segregating F2 populations of barley
and wheat. Euphtica 121, 81-86.
Anbessa, Y. And Bejiga, G. 2002. Evaluation of Ethiopian chickpea landraces for tolerance to
drought. Genetic Resources and Crop Evolution 49, 557-564.
Araghi, G.S., Assad, M.T., 1998. Evaluation of four screening techniques for drought resistance
and their relationship to yield reduction ratio in wheat. Euphytica 103, 293-299.
Baisak, R.D., Rana, P., Acharya, B.B., Kar, M., 1994. Alteration in the activities of active oxgen
scavenging enzymes of wheat leaves subjected to water stress. Plant Cell Physiol. 35, 489-
495.
Baligar, V.C., Fageria, N.K., He, Z.L., 2001. Nutrient use efficiency in plants. Communication in
Soil Science and Plant Analysis 32, 921-950.
Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water-stress
studies. Plant Soil 39, 205-207.
Boutraa, T., Sanders, F.E., 2001. Influence of water stres on grain yield and vegetative growth of
two cultivars of bean. J. Agronomy and Crop Science 187, 251-257.
Boutraa, T., Sanders, F.E., 2001. Influence of water stress on grain yield and vegetative growth
of two cultivars of bean (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Agronomy and Crop Science 187,
251-257.
Bruckner, P.L., Frohberg, R.C., 1987. Stress tolerance and adaptation in spring wheat. Crop
45
Science 27, 31-36.
Cadenas, S.E., 1989. Biochemistry of oxygen toxicity. Annu. Rev. Biochem. 58, 79-110.
Campos, P.S., Ramalho, J.C., Lauriano, J.A., Silva, M.J., do Ceu Matos, M., 1999. Effects of
drought on photosynthetic performance and water relations of four Vigna cultivars.
Photosynthetica 36, 79-87.
Cekic, C., Paulsen, G.M., 2001. Evaluation of a ninhydrin procedure for measuring membrane
thermostability of wheat. Crop Science 41, 1351-1355.
Chaitanya, K.V., Sundar, D., Jutur, P.P., Ramachandra, R.A., 2003. Water stres effects on
phatosynthesis in different mulberyy cultivars. Plant Growth Regulation 40, 75-80.
Chaves, M.M., Marocco, J.P., Periera, S., 2003. Understanding plant responses to drought- from
genes to the whole plant. Func Plant Biol. 30, 239-264.
Clarke, J.M., McCaig, T.N., 1982. Excised leaf water retention capacity as an indicator of
drought resistance of Triticum genotypes. Can. J. Plant Sci. 62: 571-578.
Cornic, G., 1996. Drought stres inhibits photosynthesis by decreasing stomatal aperture-not by
affecting ATP synthesis. Trends Plant Sci. 1, 21-26.
Davies, K.J.A., 1987. Protein damage and degradation by oxygen radikals. I. General aspects. J.
Biol. Chem. 262, 9895-9901.
Dencic, S., Kastori, R., Kobiljski, B., Duggan, B., 2000. Evaluation of grain yield and its
components in wheat cultivates and landraces under near optimal and drought conditions.
Euphytica 113, 43-52.
Dhanda, S.S,, Sethi, G.S., 1998. Inheritance of excised-leaf water loss and relative water content
in bread wheat (Triticum aestivum). Euphytica 104, 39-47.
Dhanda, S.S., Sethi, G.S. and Behl, R.K. 2004. Indices of Drought Tolerance in Wheat
Genotypes at Early Stages of Plant Growth. J. Agronomy and Crop Sci. 190, 6-12.
46
DİE,1999. Tarim Istatistikleri Özeti. No:2430, DIE, Ankara.
Egert, M., Tevini, M. 2002. Influence of drought on physiological parameters symptomatic for
oxidative stres in leaves of chives (Allium schoenoprasum). Environmental and Experimental
Botany 48, 43-49.
Fageria, N.K., Baligar, V.C., Clark, R.B., 2002. Micronutrients in crop production. Adv. Agron.
77, 185-267.
Foyer, C.H., Noctor, G., 2000. Oxygen processing in photosynthesis: regulation and signalling.
New Phytol. 146, 359-388.
Franca, M.G.C., Thi, A.T.P., Pimental, C., Rossiello, R.O.P., Fodil, Y.Z., Laffray, D., 2000.
Differences in growth and water relations among Phaseolus vulgaris cultivars in response to
induced drought stress. Environ. Exp. Bot. 43, 227-237.
Fridovich, I., 1986. Biological effects of superoxide radical. Arch. Biochem. Biophys. 247: 1-11.
Gallani, R., Dighe, J.M., Sharma, R.A., Sharma, P.K., 2003. Chemical composition, nutrient
uptake and yield of different genotypes of chickpea on vertisols. Crop Research 25, 414-418.
Garg, B.K., 2003. Nutrient uptake and management under drought: nutrient-moisture interaction.
Current Agriculture 27, 1-8.
Garg, B.K., Burman, U., Kathju, S., 2004. The influence of phosphorus nutrition on the
physiological response of moth bean genotypes to drought. Journal of Plant Nutrition and Soil
Science 167, 503-508.
Golestani, A.S., Assad, M.T., 1998. Evaulation of four screening techniques for drought
resistance and their relationship to yield reduction ratio in wheat.Euphytica 103: 293-299
Gunes, A., Inal, A., Alpaslan, M., Adak, M.S., Eraslan, F., Güneri, E., Cicek, N., 2005. Effect of
drought stres implemented at pre-and post-anthesis stage on some physiological parameters as
screening criteria in chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars. Comm. Soil Sci. Plant Analysis
47
(In press).
Heath, R.L., Packer, L., 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplast. I. Kinetics and
stoichiometry of fatty acid peroxidation. Arch. Biochem. Biophys. 125, 189-198.
Hodges, D.M., DeLong, J.M., Forney, C.F., Prange, R.K., 1999. Improving the thiobarbituric
acid-reactive-substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues containing
anthocyanin and other interfering compounds. Planta 207, 604-611.
Imlay, J.A., Linn, S., 1988. DNA damage ond oxygen radical toxicity. Science 240, 1302-1309.
Kalaycı, M., Aydın, M., Özbek, V., Çelic, C., Ekiz, H., Yılmaz, A., Çakmak, İ., (1998). Orta
Anadolu koşullarında kurağa dayanıklı buğday genotiplerinin belirlenmesi ve morfolojik ve
fizyolojik parametrelerin geliştirilmesi.
Katerji, N., van Hoorn, J.W., Hamdy, A., Mastrorilli, M., Oweis, T., Malhotra, R.S. 2001.
Response to soil salinity of two chickpea varieties differing in drought tolerance. Agricultural
Water Management 50, 83-96.
Khan, A.J., Hassan, S., Tariq, M., Khan, T., 2001. Haploidy breeding and mutagenesis for
drought tolerance in wheat. Euphytica 120, 409-414.
Kramer, P.J., 1980. Drought Stress and Origin of Adaptation. In ‘Adaptation of Plant to Water
and High Temperatures Stress’ (EKS NC Tuner, Kramer PJ) pp. 6-20. (Wiley, New York)
Kramer, P.J., 1980. Drought stress and the origin of adaptations. In: N.C. Turner& P.J. Kramer
(EKS.) Adaptation of plants to water and high temperature stress, pp. 7-20. John Wiley and
Sons, New York.
Kraus, T.E., McKersie, B.D., Fletcher, R.A., 1995. Paclobutrazol induced tolerance of wheat
leaves to paraquat may involve increased antioxidant enzyme activity. J. Plant Physiol. 145,
570-576.
Lawlor, D.W., 2001. Limitation of photosynthesis in water stressed leaves: stomata vs.
48
metabolism and the role of ATP. Ann. Bot. 89, 1-15.
Lawlor, D.W., Cornic, G., 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism
in relation to water deficits in higher plants. Plant Cell Environ. 25, 275-294.
Lawson, T., Oxborough, K., Morison, J.I.L., Baker, N.R., 2003. The responses of guard and
mesophyll cell photosynthesis to CO2, O2, light, and water stres in a range of species are
smilar. J. Exp. Bot. 54, 1743-1752.
Leport, L., Turner, N.C., French, R.J., Barr, M.D., Duda, R., Davies, S.L., Tennant, D., Siddique,
K.H.M. 1999. Physiological responses of chickpea genotypes to terminal drought in a
Mediterranean-type environment. European J. of Argon. 11, 279-291.
Liebler, D.C., Kling, D.S., reed, D.J., 1986. Antioxidant protection of phospholipid bilayers by
α-tocopherol. Contyrol of α-tocopherol status and lipid peroxidation by ascorbic acid and
glutathione. J. Biol. Chem. 261, 12114-12119.
Liu, F., Jensen, C.R., Andersen, M.N., 2004. Drought stres effect on carbohydrate concentration
in soybean leaves and pods during early reproductive development: Its implication in altering
pod set. Field Crops Research 86, 1-13.
Machado, S., Paulsen, G.M., 2001. Combined effects of drought and high temperature on water
relations of wheat and sorghum. Plant and Soil 233: 179-187.
Marschner, H., 1995. ‘Mineral Nutrition of Higher Plants’. (2nd edn. London, Academic Press).
Menconi, M., Sgherri, C.L.M., Pinzino, C., Navari-Izzo, F., 1995. Activated oxygen production
and detoxification in wheat plants subjected to a water deficit programme. J. Exp. Bot. 46,
1123-1130.
Moran, J.F., Becana, M., Iturbe-Ormaetxe, I., Frechilla, S., Klucas, R.V., Apracio-Tejo, P., 1994.
Drought induces oxidative stress in pea plants. Planta 194, 346-352.
Mukherjee, S.P., Choudhuri, M.A., 1983. Implications of water stress-induced changes in the
49
leaves of endogenous ascorbic acid and hydrogen peroxide in Vigna seedlings. Physiol. Plant.
58, 166-170.
Oren, R., Sperry, J.S., Katul, G.G., Pataki, D.E., Ewers, B.E., Phillips, N., Schaffer,
K.V.R.,1999. Survey and synthesis of intra and inter specific variation of stomatal sensitivity
to vapour pressure deficit. Plant Cell Environ. 22, 1515-1526.
Pastori, G.M., Trippi, V.S., 1992. Oxidative stress induces high rate of glutathione reductase
synthesis in a drought resistant maize strain. Plant Cell Physiol. 33, 957-961.
Peltzer, D., Dreyer, E., Polle, A., Temperature dependencies of antioxidative enzymes in two
contrasting species. Plant Physiol Biochem 40, 141-150.
Premachandra, G.S., Saneoka, H., Fujita, K., Ogata, S., 1992. Osmotic adjustment and stomatal
response to water deficits in maize. J. Exp. Bot. 43, 1451-1456.
Premchandra, G.S:, Saneoka, A., Ogato,S., 1990. Cell membrane stability, an indicator of
drought tolerance, as affected by applied nitrogen in soybean. J. Agric. Sci. Camb. 115, 63-
66.
Rafiee, M., Nadian, H.A., Nour-Mohammadi, G., Karimi, M., 2004. Effects of drought stress,
phosphorus and zinc application on concentration and total nutrient uptake by corn (Zea mays
L.). Iranian Journal of Agricultural Science 35, 235-243.
Reddy, A.R., Chaitanya, K.L., Vivekanandan, M., 2004. Drought-induced responses of
photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology 161,
1189-1202.
Rengel, Z., 2001. Genotypic differences in micronutrient use efficiency in crops. Communication
in Soil Science and Plant Analysis 32, 1163-1186.
Sairam, R.K. and Saxena, D.C. 2000. Oxidative Stres and Antioksidants in Wheat Genotypes:
Possible Mechanism of Water Stres Tolerance. J. Agronomy and Crop Sci. 184, 55-61.
50
Sairam, R.K., 1994. Effect of moisture stress on physiological activities of two contrasting wheat
genotypes. Ind. J. Exp. Biol. 32, 594-597.
Sairam, R.K., Deshmukh, P.S., Saxena, D.C., 1998. Role of antioxidant systems in wheat
cultivars tolerance to water stress. Biologia Plantarum 41, 387-394.
Sairam, R.K., Saxena, D.C., 2000. Oxidative stress and antioxidants in wheat cultivars: possible
mechanism of water stress tolerance. J. Agron. Crop Sci. 184, 55-61.
Samarah, N., Mullen, R., Cianzio, S., 2004. Size distribution and mineral nutrients of soybean
seEKS in response to drought stress. Journal of Plant Nutrition 27, 815-835.
Sawhney, V., Singh, D.P., 2002. Effect of chemical desiccation at the post-anthesis stage on
some physiological and biochemical changes in the flag leaf of contrasting wheat genotypes.
Field Crops Research 77, 1-6.
Siddique, M.R.B., Hamid, A., Islam, M.S., 1999. Drought stres effects on photosynthetic rate
and leaf gas Exchange of wheat. Bot. Bull. Acad. Sin. 40, 141-145.
Singh, K.B., 1997. Chickpea (Cicer arietinum L.). Field Crops Research 53, 161-170.
Socias, F.X., Correia, M.J., Chaves, M.M., Medrano, H., 1997. The role of absisic acid and water
relations in drought responses of subterranean clover. J. Exp. Bot. 48, 1281-1288.
Steward, C.R., Hanson, A.D., 1980. Proline Accumulation as a Metabolic Response to Water
Stress. In ‘Adaptation of Plant to Water and High Temperatures Stress’ (EKS NC Tuner,
Kramer PJ) pp, 173-189. (Wiley, New York)
Tan, B.H., Halloran, G.M., 1980. Variation and correlations of proline accumulation in spring
wheat cultivars. Crop Science 22, 459-463.
Terenashi, Y., Tanaka, A., Osumi, M., Fukui, S., 1974. Catalase activity of hydrocarbon utilizing
candida yeast. Agricultural Biology and Chemistry 38, 1213-1216.
Valizadeh, G.R., Rengel, Z., Rate, A.W., 2003. Response of wheat genotypes efficient in P
51
utilization and genotypes responsive to P fertilization to different P banding depths and
watering regime. Australian Journal of Agricultural Research 54, 59-65.
Winter, S.R., Musick, T.J., Porter, K.B., 1988. Evaluation of screening techniques for breeding
drought resistance winter wheat. Crop Science 28, 512-516
Withan, F.H., Blayedes, D.F., Devlin, R.M., 1971. Experiments in Plant Physiology. Van
Nostrand Reinhold Co., New York. 55-58.
Wolf, B., 1974. Improvements in the Azomethine-H method for the determination of boron.
Communication in Soil Science and Plant Analysis 5, 39-44.
Xia, M.Z., 1997. Effects of soil drought during the generative development phase on seed yield
and nutrient uptake of faba bean (Vicia faba). Australian Journal of Agricultural Research 48,
447-452.
Zhu, J.K., 2002. Salt and drought stres signal transduction in plants. Annu Rev. Plant Biol. 53,
247-273.
VII. Ekler
a) Mali Bilanço ve Açıklamaları
400 Tüketim Mal ve Malzemeleri
Kırtasiye; araştırma sonuçlarının yayınlanması, bildiri veya poster sunulması amaçlı olarak, A4 kağıt vb. muhtelif kırtasiye malzeleri
HP 1200 Laserprinter kartuşu
Kimyasal madde ve sarf malzemesi
52
600 Makina ve Teçhizat
BAP tarafından alınan çihazlar
EC Metre;
Homojenizatör, 5 ve 10 mm ucu ile beraber;
Su banyosu;
Hot plate;
Santrifüj;
Derin dondurucu (-30 0C)
Porometre
Vorteks
Infrared Termometre
Toplam
b) Makine ve Teçhizatın Konumu ve İlerideki Kullanımına Dair Açıklamalar (BAP Demirbaş numaraları dahil )
c) Teknik ve Bilimsel Ayrıntılar (varsa Kesim III'de yer almayan analiz ayrıntıları)
d) Sunumlar (bildiriler ve teknik raporlar)
ekte verilmiştir.
e) Yayınlar (hakemli bilimsel dergiler) ve tezler
Proje kapsamından halen 2 Y.Lisans Çalışması yürümektedir.
1. Nohut Genotiplerinde Kuraklığa Bağlı Fizyolojik Parametreler ve Mineral Beslenme Üzerine Salisilik Asitin Etkisi. Danışman Prof.Dr. Aydın GÜNEŞ, Öğrenci Sencan ÇOBAN, Fen Bil. Enst.
2. Mercimek (Lens culinaris L. cvs) çeşitlerinde fosfor etkinliğinin kuraklığa tolerans üzerine etkisi.
Asitin Etkisi. Danışman Prof.Dr. Aydın GÜNEŞ, Öğrenci Tutku GÜZELORDU, Fen Bil. Enst.
53
Yayınlar
Doğrudan proje kapsamından yapılan ve projenin sağlamış olduğu altyapı ile yapılan yayınlar
1. Gunes A., Cicek N., Inal A., Alpaslan M., Eraslan F., Guneri E., Guzelordu T., 2006.
Genotypic response of chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars to drought stress
implemented at pre- and post-anthesis stages and its relations with nutrient uptake and
efficiency. Plant Soil and Environment. 8: 368-376.
2. Gunes A., Inal, A., Adak, M.S., Bağci, E.G., Cicek, N., Eraslan, F., 2007. Effect of
Drought Stress Implemented at Pre- and Post-anthesis Stage on Some Physiological
Parameters as Screening Criteria in Chickpea Cultivars. Rus. J. Plant Physiology. Article
in Press.
3. Gunes A., Inal A., Alpaslan M., Eraslan F., Guneri E., 2006. Salicylic acid induced
changes on some physiological parameters symptomatic for oxidative stress and mineral
nutrition in maize (Zea mays L.) grown under salinity. Journal of Plant Physiology.
Article in Pres.
4. Gunes A, A. Inal, M.S. Adak, M. Alpaslan, E. G. Bagci, T. Erol and David J. Pilbeam.
2007. Mineral nutrition of wheat, chickpea and lentil as affected by mixed cropping and
soil moisture. Nutreint Cycling and Agroecosystem 2006, DOI 10.1007/s10705-006-
9075-7.
5. Gunes A., Pilbeam D.J., Inal A., Coban S., 2007. Influence of silicon on antioxidant
mechanisms and lipid peroxidation in chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars under
drought stres: Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (In press).
6. Gunes A., Pilbeam D.J., Inal A., Coban S., 2007. Influence of silicon on sunflower
(Helianthus annuus L.) cultivars under drought stress: I. Growth, antioxidant mechanisms
and lipid peroxidation. Journal of Plant Nutrition (In press).
7. Gunes A., Kadioğlu, Y.K., Pilbeam D.J., Inal A., Coban S., Aksu A., 2007. Influence of
silicon on sunflower (Helianthus annuus L.) cultivars under drought stress: II. Essential
and non-essential element uptake determined by polarized energy dispersive X-ray
fluorescence (PEDXRF). Journal of Plant Nutrition (In press).