Fosfor eksikliğine dayanıklı buğday genotiplerinin belirlenmesi ve etkinlik mekanizmalarının morfolojik ve fizyolojik açıdan karakterize edilmesi

Abstract

öz DOKTORA TEZİ FOSFOR EKSİKLİĞİNE DAYANIKLI BUĞDAY GENOTİPLERİNİN BELİRLENMESİ VE ETKİNLİK MEKANİZMALARININ MORFOLOJİK VE FİZYOLOJİK AÇIDAN KARAKTERİZE EDİLMESİ LEVENT ÖZTÜRK ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TOPRAK ANABİLİM DALI Danışman : Prof. Dr. İsmail ÇAKMAK Yıl: 2001, Sayfa: 144 Jüri : Prof. Dr. İsmail ÇAKMAK Prof. Dr. Rıfat DERİCİ Prof. Dr. Selim ÇETİNER Prof. Dr. Süleyman TABAN Yrd. Doç. Dr. M. Bülent TORUN Fosfor (P) eksikliği bitkiler için hiç de yabancı olmayan global bir abiyotik stres faktörüdür. İntensif tarımda, verimliliği garanti almak uğruna, çoğu zaman bitki ihtiyacının 4 katı kadar mineral P gübrelemesi yapılmaktadır. Ancak, bitkilerin azottan sonra en fazla ihtiyaç gösterdikleri P, doğası gereği, toprağa uygulandıktan kısa bir süre sonra fikse edilerek bitkilerin yararlanamayacağı formlara geçmektedir. Olanakların sınırlı olduğu bölgelerde ise, P gübrelemesindeki yetersizlikten dolayı, optimum verim sağlanamamaktadır. Tarım alanlarındaki P eksikliği, toprakların toplam P miktarı ile ilgili değil, bunun bitkiye yarayışlı olan kısmının yetersiz olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenlerden dolayı, fosfor etkinliği yüksek bitki tür ve çeşitlerinin belirlenmesi ve etkinlik mekanizmalarının morfolojik ve fizyolojik açıdan karakterize edilmesi, hem intensif hem de ekstensif tarım koşulları için ekonomik ve çevresel anlamda önemli faydalar sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında, hem tarımsal üretimde kullanılan tescilli çeşitler arasında hem de yabani, primitif ve yerel buğday genotiplerinde P etkinliği bakımından seleksiyona olanak veren oldukça geniş bir varyasyon bulunduğu gösterilmiştir. Fosfor etkinliği düşük ve yüksek bulunan çeşitler arasındaki en önemli farkın, düşük P uygulamasındaki yeşil aksam kuru madde verimi ve bitki fosfor içeriği (yeşil aksamdaki toplam P miktarı) olduğu saptanmıştır. Düşük P koşullarında yeşil aksamda P konsantrasyonun çeşitler arasında büyük benzerlik göstermesi, çeşitlerin yeşil aksamdaki birim P'dan farklı miktarlarda biyomas oluşturabilme yeteneğinde olduğunu göstermektedir. Nitekim, P absorpsiyonu ile ilgili olarak yürütülen denemede, farklı P etkinliğine sahip çeşitlerin düşük P koşullarında benzer P absorpsiyonu gösterdikleri belirlenmiştir. Fosfor etkinliğindeki farklılıklardan sorumlu olabilecek bitkisel özelliklerin araştırıldığı denemelerde, P eksikliğinde, köklerin APA (asit fosfataze) enzim aktivitesi, P absorpsiyon kapasitesi ve yeşil aksamın P retranslokasyon kapasitesinin önemli düzeyde arttığı, ancak, söz konusu özellikler açısından çeşitler arasında önemli bir farklılık bulunmadığı saptanmıştır. Burada çalışılan P etkinlik mekanizmaları bakımından çeşitlerin önemli düzeyde farklılık göstermemesi farklı P etkinliğinde `içsel P kullanım etkinliği` ile ilgili mekanizmaların daha önemli olabileceğine işaret etmektedir. Elde edilen sonuçlar, öncelikli olarak, yüksek P etkinliği gösteren çeşitlerin tercih edilmesi ve kullanımının yaygınlaştırılması gerektiğini ortaya kovmaktadır. Mevcut çeşitlerin ıslah yoluyla P etkinliğini arttırmada, P etkinliği bakımından geniş varyasyon gösteren yabani ve yerel buğday genotiplerinden önemli fayda sağlanabilir. Anahtar Kelimeler: fosfor, buğday, fosfor eksikliği, etkin genotip

ABSTRACT PhD THESIS SELECTION OF PHOSPHORUS DEFICIENCY-RESISTANT WHEAT GENOTYPES AND CHCRACTERIZATION OF PHOSPHORUS EFFICIENCY MECHANISMS BY MORPHOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL ASPECTS LEVENT OZTURK UNIVERSITY OF ÇUKUROVA INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF SOIL SCIENCE Supervisor : Prof. Dr. Ismail ÇAKMAK Yean 2001, Pages: 144 Jury : Prof. Dr. Ismail ÇAKMAK Prof. Dr. M. Rifat DERİCİ Prof. Dr. Selim CETINER Prof. Dr. Süleyman TABAN Assoc. Prof. Dr. M. Bülent TORUN Phosphorus (P) deficiency is a global abiotic stress factor for plant production. To guarantee the productivity of crop plants, fertilizing the soil up to 4 times of plant P demand is a common application in intensive agricultural systems. However, the applied P can easily react with many soil constituents in a short time and form insoluble compounds that are not available to plants. Opposite to this, in extensive agriculture, where P fertilizer application rates are extremely low or none, it is not possible to reach optimum yields. Deficiency of P in agricultural land is related to the amount of plant available P rather than the total amount of P in soils. Therefore, selection of P- efficient plant species and genotypes and characterization of P-efficiency mechanisms will be highly beneficial for intensive and extensive agricultural systems from both economical and environmental aspects. In this study, it is shown that there is a wide variation in dry matter production under low P supply among and within different wheat cultivars and wild, primitive and local wheat genotypes, allowing selection for high P efficiency. The most significant differences between P-efficient and P- inefficient genotypes are found to be the dry matter production and plant P content (total P in shoot) under P deficient conditions.Under low P supply, wheat genotypes possessed the ability to produce significantly different amounts of shoot biomass, but having similar tissue P concentrations. Therefore, P efficiency did not correlate to tissue P concentration. Confirming this, wheat genotypes having contrasting P efficiency ratios showed a similar P absorption pattern when grown in deficient P supply. In experiments related to the study of possible mechanisms involved in P efficiency, root APA (acid phosphatase) activity, P absorption and P retranslocation capacity had enhanced under low P conditions. However, no significant difference was found for the mentioned mechanisms within the genotypes tested. This finding indicates that other mechanisms related to `internal P-utilization efficiency` might be responsible from variation in P efficiency within wheat genotypes. Results show that selection and distribution of P efficient wheat genotypes will make a great impact both in extensive and intensive agriculture. Wild and primitive wheat genotypes is a valuable source in breeding for high P efficiency or for studying mechanisms involved in P efficiency in wheat, due to their distinct variation in utilizing P under low P supply. Key words: phosphorus, wheat, phosphorus deficiency, efficient genotypes II