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).