tc selçuk ünġversġtesġ fen bġlġmlerġ enstġtüsü arpa genotġplerġnde tuz toleransının fġzyolojġk ...

83 Pages·2012·1.22 MB·English

T.C.
SELÇUK ÜNĠVERSĠTESĠ
FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ARPA GENOTĠPLERĠNDE TUZ
TOLERANSININ FĠZYOLOJĠK
ANALĠZLERLE BELĠRLENMESĠ

Zeynep Gül YEĞĠN

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

Tarla Bitkileri Anabilim Dalı

Ocak-2012
KONYA

ÖZET

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

ARPA GENOTĠPLERĠNDE TUZ TOLERANSININ FĠZYOLOJĠK
ANALĠZLERLE BELĠRLENMESĠ

Zeynep Gül YEĞĠN

Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Tarla Bitkileri Anabilim Dalı

DanıĢman: Yrd. Doç. Dr. Mustafa YORGANCILAR

2012, 74 Sayfa

Jüri
Yrd. Doç. Dr. Mustafa YORGANCILAR
Prof. Dr. Süleyman SOYLU
Yrd. Doç. Dr. Semiha ERĠġEN

Bu araĢtırmada bazı arpa genotiplerinin tuza toleransları araĢtırılmıĢtır. ÇalıĢmada S.Ü. Ziraat
Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümünde ıslah çalıĢmaları sonucu geliĢtirilen Soylu-10 ve Soylu-11 ile Konya
ilinde yaygın olarak yetiĢtirilen Anadolu, Konevi, Larende ve Tokak çeĢitleri olmak üzere 6 arpa genotipi
kullanılmıĢtır. Tohumlar perlit içeren saksılara ekilmiĢ ve çıkıĢtan sonra farklı NaCl konsantrasyonları (0,
25, 50 ve 75 mM) içeren half hoagland çözeltisi ile sulanmıĢtır. Onuncu hafta sonunda bitkilerin
morfolojik ve fizyolojik parametreleri incelenmiĢtir. AraĢtırma sonuçlarına göre; bağıl su içeriği (BSĠ),
klorofil değeri (KD), stoma iletkenliği (SĠ), Potasyum (K) içeriği ve köklerde kalsiyum (Ca) içeriği
bakımından kontrol grubu bütün genotiplerde daha yüksek değerler vermiĢtir. Prolin miktarındaki artıĢ;
arpa bitkisinin tuz stresine olan tepkisi ve stres koĢullarının verdiği zararı en aza indirmek amacıyla
oluĢturduğu savunma mekanizmasının harekete geçmesi olarak nitelendirilmiĢtir. Na ve Cl değerleri
bütün genotiplerde tuz konsantrasyonları arttıkça bitki ve köklerde artıĢ olmuĢtur. AraĢtırmada bitki ve
kök uzunluğu, bitki ve kök kuru ağırlığı, bitki ve kök yaĢ ağırlığı sonuçları tuz stresini belirlemede önemli
bir kriter olarak belirlenmiĢtir. Fotosentetik verim üzerine yapılan araĢtırmada tuz stresinin altı genotipe
etkisi olmadığı belirlenmiĢtir. Genotipler tuz stresi altında farklı dayanıklılık mekanizmaları
geliĢtirmiĢlerdir. Bazı genotipler yüksek tuz uygulamasından az etkilenirken bazıları daha
etkilenmiĢtirler.
Sonuç olarak yapılan çalıĢmada çeĢit adayı olan arpa hatlarının tuza tepkileri belirlenerek,
tolerans sınırları ortaya konmaya çalıĢılmıĢtır. Yapılan çalıĢmalar sonucunda 10. ve Soylu-11 tuza hassas
olduğu belirlenmiĢtir. Bu iki genotipin ekim alanlarındaki tuz oranları düĢük değil ise bunların ekiminde
ekonomik karlılık görülmemektedir. Tokak 157/37 çeĢidi de sonuçlara göre hassas bir çeĢit olduğu
belirlenmiĢtir. Larende, Anadolu 98 ve Konevi çeĢitleri de tuzlu alanlarda kullanılabilecek en uygun
çeĢitlerdir.
Anahtar Kelimeler: Arpa, Bağıl su içeriği, Klorofil, Prolin, Tuz.

iv
ABSTRACT

MS THESIS

DETERMINATION OF SALT TOLERANCE OF BARLEY GENOYTYPES
WITH PHYSIOLOGICAL ANALYSIS

Zeynep Gül YEĞĠN

THE GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE OF
SELÇUK UNIVERSITY
THE DEGREE OF MASTER OF SCIENCE / DOCTOR OF PHILOSOPHY
IN MECHANICAL ENGINEERING

Advisor: Asst. Prof. Dr. Mustafa YORGANCILAR

2012, 74 Pages

Jury
Asst. Prof. Dr. Mustafa YORGANCILAR
Prof. Dr. Süleyman SOYLU
Asst. Prof. Dr.Semiha ERĠġEN

In this search the tolerances to the salt of different barley genotypes are investigated. In the
search total 6 different genotypes are used. These genotypes are Soylu 10 and Soylu 11, Anadolu,
Konevi, Larende and Tokak varieties. The seeds are planted in pots with perlite. Once shoot the plants are
irrigated half Hoagland solution with different NaCl concentrations. (0, 25, 50 and 75 mM). At the stage
of 10th week end the physiologic parameters of the plants are observed. The results of the research the
control group have shown higher values in relative leaf water (RWC) stomatal conductance, chlorophyll
amount, potassium content and calcium content in roots. The augmentation of proline quantity is
characterized as defense system of the plant to inhibit the damage effects of salt stress. When the Na and
Cl values are increasing in roots and shoots in all genotypes when the salt concentrations increases. The
plants roots and shoots lengths, as well the dry and wet weights of roots and shoots are observed as the
important factors to determine the salt stress. The observation shoved that the salt stress has no effect on
photosynthetic yield. Genotypes have developed different mechanisms of resistance under salt stress. As
some genotypes are more affected than others to salt stress.
The aim of this experiment is to determine the behavior different genotypes of barley in salt and
find their tolerance limits. All the facts are showing us that the 10th and 11th Lines are sensible to salt.
Those 2 genotypes are economically not profitable if the salt level in the land where they are cultivated is
high. Tokak 157/37 genotype is determined as salt sensible. Larende, Anadolu 98 and Konevi genotypes
are the best cultivable ones in salty areas.

Keywords: Barley, chlorophyll, proline, relative water content, salt

v
ÖNSÖZ

Arpa bitkisinde yürütülecek çalıĢmalara örnek teĢkil edecek bu çalıĢmamda;
bilgi ve tecrübeleriyle bana yol gösteren danıĢman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Mustafa
YORGANCILAR’a, çalıĢmamın her aĢamasında desteğini esirgemeyen danıĢman
hocam kadar emeği geçen hocam Sayın Prof. Dr. Süleyman SOYLU’ya, fizyolojik
çalıĢmalarımda yol gösteren Yrd. Doç. Dr. Mehmet HAMURCU’ya, laboratuar
çalıĢmalarımda yardımcı olan hocam Dr. Emine ATALAY’a ve tecrübeleriyle bana
destek olan Yrd. Doç. Dr. Semiha ERĠġEN hocama, 11201029 No’lu Proje ile tezimi
maddi olarak destekleyen Selçuk Üniversitesi Bilimsel AraĢtırma Projeleri
Koordinatörlüğü’ne, ayrıca çalıĢmalarım süresince beni yalnız bırakmayan, maddi ve
manevi destekleriyle bana güç veren aileme sonsuz teĢekkürlerimi sunarım.
Zeynep Gül YEĞĠN
KONYA-2012

vi
ĠÇĠNDEKĠLER

ÖZET .............................................................................................................................. iv
ABSTRACT ..................................................................................................................... v
ÖNSÖZ ........................................................................................................................... vi
ĠÇĠNDEKĠLER ............................................................................................................. vii
1. GĠRĠġ ........................................................................................................................... 1
2. KAYNAK ARAġTIRMASI ....................................................................................... 5
3. MATERYAL VE METOD ...................................................................................... 20
3.1. Materyal .............................................................................................................. 20
3.2. Metot ................................................................................................................... 20
3.2.1 Denemelerin kurulması ................................................................................ 20
3.2.1.1. Saksıların hazırlanması ........................................................................ 20
3.2.1.2. Tohumların hazırlanması ..................................................................... 21
3.2.1.3. Besin çözeltisinin hazırlanması ........................................................... 21
3.2.1.4. Ekim ve kültür Ģartları ......................................................................... 21
3.2.2. Gözlem ve ölçümler .................................................................................... 21
3.2.2.1. Büyüme parametrelerinin ölçülmesi .................................................... 21
3.2.2.1.1. Uzunluk (cm) ............................................................................... 22
3.2.2.1.2. YaĢ ağırlık (g) .............................................................................. 22
3.2.2.1.3. Kuru ağırlık (g) ............................................................................ 23
3.2.2.2. Fizyolojik özellikler ............................................................................. 23
3.2.2.2.1. Bağıl su içeriği (RWC) (%) ......................................................... 23
3.2.2.2.2. Klorofil değeri (spad) ................................................................... 24
3.2.2.2.3. Stoma iletkenliği (mmol/m2sn) .................................................... 24
3.2.2.2.4. Fotosentetik verim (klorofil flüoresansı) (Fv/Fm) ....................... 25
3.2.2.2.5. Prolin analizi (µmol/g) ................................................................. 26
3.2.2.3. Element analizi (Cl, K, Ca ve Na) ....................................................... 26
3.2.2.3.1. Klor analizi ................................................................................... 26
3.2.2.3.2. Sodyum (Na), Potasyum (K) ve Kalsiyum (Ca) Analizi ............. 26
3.2.2. Ġstatistiki analiz ve değerlendirmeler .......................................................... 27
4. ARAġTIRMA SONUÇLARI VE TARTIġMA ...................................................... 28
4.1. Büyüme Parametreleri ......................................................................................... 28
4.1.1. Bitki ve kök uzunluğu ................................................................................. 28
4.1.2. Bitki ve kök yaĢ ağırlık ............................................................................... 32
4.1.3. Bitki ve kök kuru ağırlık ............................................................................. 35
4.2. Fizyolojik Analizler ............................................................................................ 39
4.2.1. Bağıl su içeriği ............................................................................................. 39
4.2.2. Klorofil değeri ............................................................................................. 41
4.2.3. Stoma iletkenliği .......................................................................................... 43
4.2.4. Fotosentetik verim ....................................................................................... 45
vii
4.2.5. Prolin analizi ................................................................................................ 46
4.3. Element Analizleri (Cl, Na, K ve Ca) ................................................................. 49
4.3.1. Klor (Cl) ...................................................................................................... 49
4.3.2. Sodyum (Na) ............................................................................................... 50
4.3.3. Potasyum (K) ............................................................................................... 54
4.3.4. Kalsiyum (Ca) ............................................................................................. 58
5. SONUÇLAR VE ÖNERĠLER ................................................................................. 62
5.1 Sonuçlar ............................................................................................................... 62
5.2 Öneriler ................................................................................................................ 63
KAYNAKLAR .............................................................................................................. 66
ÖZGEÇMĠġ .................................................................................................................. 75

viii
1
1. GĠRĠġ

Arpa, hububat üretimimizin %27.7’sini oluĢturmaktadır. Türkiye’nin tüm
bölgelerinde yetiĢtirilmekle birlikte, özellikle Orta Anadolu (Konya, Ankara, EskiĢehir
ve KırĢehir) ve Güneydoğu Anadolu Bölgesinde üretimi daha fazladır. Ülkemizde arpa
ekim alanı 3.5 milyon ha, üretim ise 7 milyon tondur. Geleneksel bir tarım ürünü olan
arpanın ekim alanı, üretim ve verimi yıllar itibari ile sürekli artıĢ göstermektedir. Bu
nedenle arpanın kuraklık ve tuzluluk stresine karĢı toleransının aydınlatılması çok
önemlidir.
Tuzluluk; özellikle kurak ve yarı kurak iklim bölgelerinde yıkanarak yeraltı
suyuna karıĢan çözünebilir tuzların yüksek taban suyuyla birlikte kapillarite yoluyla
toprak yüzeyine çıkması ve buharlaĢma sonucu suyun topraktan ayrılarak tuzun toprak
yüzeyinde ve yüzeye yakın bölümünde birikmesi olayıdır (Ergene,1982; Kwiatowsky,
1998; Kara, 2002).
Dünyanın yaklaĢık %7’si, kültüre alınmıĢ alanların %20’si ve sulama yapılabilen
alanların neredeyse yarısı tuzluluktan etkilenmektedir (Zhu, 2001). Ülkemizde ise tuzlu
topraklar toplam 1.5 milyon ha alanı kapsamaktadır (TÜĐK 2004). Yüksek tuz
konsantrasyonlarında tüm bitki türleri belirgin büyüme inhibisyonları göstermesine
karĢın, büyüme ve üretkenlik açısından türler ve çeĢitler arasında belirgin farklılıklar
bulunmaktadır (Munns, 2002). Tuza tolerans için agronomik seleksiyon parametreleri
arasında verim, canlılığın sürdürülmesi, bitki boyu (Noble ve Rogers, 1992), nispi
büyüme oranı (Cramer ve ark., 1990), nispi büyüme inhibisyonu (He ve Cramer, 1992;
Bağcı ve ark., 2003), yaprak yüzey alanı (Franco, 1993), hücresel zarar (Munns, 1993)
ve Na+/K+ oranı (Joshi ve ark., 1979; Kholová ve ark., 2010) gösterilmektedir. Bununla
birlikte, bir bitki türü hücre, doku veya tüm bitki seviyesinde tuza toleransın ayırt edici
indikatörlerine sahipse, seleksiyonun çok daha elveriĢli ve uygulanabilir olduğu ileri
sürülmüĢtür (Munns, 2002; Ashraf ve Harris, 2004).
Dünya toplam alanının (135 milyon km2) 4 milyon km2’si tuzluluk sorunu
yaĢamaktadır. Türkiye’de ise toplam 778 bin km2’lik (78 milyon ha) alanının 8 bin
km2’si (800 bin ha) yani %1’lik kısmı tuzluluk sorunu yaĢamaktadır (FAO, 2005).
Türkiye’deki tuzlu veya sodyumlu arazi miktarı 1.270.000 hektardır. Bunlar bütün ülke
yüz ölçümünün % 1.62’sini kapsar. Sözü edilen bu alanlar, genellikle sulamaya elveriĢli
2
çukur ovalardan, kapalı havzalardan veya derin aluviyal topraklardan oluĢmaktadır
(BeĢer, 2003).
Tuzluluk, doğal yolla oluĢabildiği gibi sulama uygulamalarının yanlıĢ yapılması
sonucu insan kaynaklı da ortaya çıkabilmektedir. Ekonomik yönden önemli ürünlerin
yetiĢmesi amacıyla yağıĢlar yetersiz geldiğinde sulama yoluna gidilmektedir. Ancak bu
uygulama topraklarda çeĢitli tuz iyonlarının birikimine neden olmaktadır. Sulama
suyundaki çözünmüĢ madde konsantrasyonu yüksekse, biriken tuzlar drenaj sistemi ile
yıkanmazsa tuzluluk oranında artıĢ görülebilmektedir. Özellikle doğal drenaj
koĢullarının kötü olduğu kurak bölgelerde buna daha çok rastlanmaktadır. Yapılan
çalıĢmalarda dünyada sulanan alanların % 20’sinin tuzluluktan etkilendiği rapor
edilmiĢtir (Pitman ve Lauchli, 2002).
Toprakların tuzlulaĢmasında, bilinçsiz sulama yanında, drenaj olanaklarının
yetersizliği ve yüksek taban suyunun da rolü çok büyüktür. Özellikle, sulama sonucu
toprakların tuzlu ve alkali hale dönüĢmesi, sulu tarımın uygulandığı bölgelerde güncel
bir sorundur. Drenaj Ģebekelerinin yetersizliği ve sulama sonucu yükselen taban suyu,
kurak bölgelerde tuzluluğun baĢlıca nedenidir. Bitki kök bölgesinde fazla miktarda
eriyebilir tuzların birikmesi, bilindiği gibi, toprakta tuzluluk sorununun ortaya
çıkmasına neden olmaktadır. Böyle bir toprakta, kültür bitkilerinin çimlenme, büyüme
ve ürün verimleri, mevcut tuzların cinsi ve miktarlarına bağlı olarak azalmakta ve hatta
tamamen durmaktadır (Richards, 1954; Dizdar, 1978).
Yarı kurak iklim koĢullarında sulama yapılan alanlarda önemli bir sorun olan
tuzluluğun potansiyel etkisi, sadece ürün verimi üzerine değil, aynı zamanda arazilerin
tuzlulaĢması, toprağın ve suyun bozulması ve yer altı sularına tuzun karıĢarak
kalitelerinin bozulmasına neden olmaktadır (Feng ve ark., 2003). Aynı zamanda
tuzluluğun neden olduğu arazi bozunması sonucu gıda üretimi olumsuz bir Ģekilde
etkilenmektedir. Kurak ve yarı kurak alanlarda biriken tuzlu taban sularının
uzaklaĢtırma Ģansı olmadığında ciddi bir problem oluĢturmakta ve farklı kullanımlar
için ihtiyaç duyulan kaliteli suya olan talebi artırmaktadır (Sharma ve ark., 1993 ve
1994).
Toprak tuzluluğu dünyadaki tarımsal üretimi sınırlayan temel çevresel
streslerden biridir (Lauchli ve Grattan, 2007). Toprakta biriken tuzlar toprağın fiziksel
ve kimyasal özelliklerini bozmakta ve bitki geliĢimini de olumsuz yönde etkilemektedir.
Toprakta bulunan tuzlar su potansiyelinde azalmaya neden olup topraktan mineral