Biberde tohum melatonin içeriği ile üşüme stresi koşulları altında çimlenme ve çıkış perfonmansı arasında ilişkinin araştırılması

Abstract

Melatonin (MEL)'in varlığı insan ve hayvanlarda uzun yıllardır bilindiği halde bitkilerdeki keşfi son yıllarda olmuştur. Bitkilerde ve hayvanlarda MEL, fotoperyodik ve günlük ritim düzenleyici olarak görev almakta ayrıca geniş spektrumlu bir antioksidan olarak stres faktörlerine karşı toleransı arttırdığı bilinmektedir. Strese tolerant bitkilerde belirlenen içsel MEL seviyelerinin, aynı türün strese tolerant olmayan bireylerine kıyasla çok daha yüksek olduğu ve strese maruz kalan bitkilerde içsel MEL seviyesinin yükseldiği bilinmektedir. Ancak, içsel MEL seviyelerinin abiyotik stres faktörlerine karşı tolerant genotiplerin seçiminde kullanılmasına yönelik bir çalışma bulunmamaktadır. Bu sebeple yürütülen bu çalışmada tohum MEL içerikleri belirlenen 27 tane sivri biber genotipinin üşüme stresi koşulları altındaki (15 °C) tohum çimlenmesi ve fide çıkış performansları incelenerek tohum MEL içeriği ile üşüme stresi altında çimlenme ve çıkış performansları arasındaki ilişkinin varlığı araştırılmıştır. MEL analizi sonrası genotiplerin tohumlarının MEL içeriklerinin 0.64 ng g-1 ile 5.03 ng g-1 gibi geniş bir varyasyona sahip olduğu görülmüştür. Çalışma sonucunda tohumlarında yüksek MEL bulunan genotiplerin düşük sıcaklıkta daha yüksek çimlenme ve çıkış performansı sergilediği; buna karşılık düşük MEL seviyesine sahip genotiplerin de çimlenme ve fide çıkış performanslarının daha düşük olduğu görülmüştür. Tohum MEL içeriği 2 ng g-1'ın altında olan genotiplerin stres koşulları altında çimlenme ve çıkış yüzdelerinin daha düşük olduğu ve bu genotiplerden elde edilen fidelerinde belirlenen MDA ve H2O2 değerlerinin yüksek fakat antioksidan enzim aktivitelerinin ise daha düşük olduğu gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, içsel MEL seviyelerinin üşüme stresi koşullarına tolerant çeşit geliştirme çalışmalarında bir ön eleme kriteri olarak kullanılabileceği göstermiştir. Böylece, özellikle MEL içeriği düşük olan genotiplerin strese tolerant genotip geliştirme çalışmalarına dahil edilmemesinin, ıslah çalışmalarında zaman, para ve işgücü tasarrufu sağlayacağı düşünülmektedir.

Although the presence of melatonin (MEL) has been known for many years in humans and animals, its discovery in plants has been in recent years. It is known that MEL acts as photoperiodic and daily rhythm regulator in plants and animals and also increases tolerance to stress factors as a wide spectrum antioxidant. Genotypes that are tolerant to abiotic stress factors have generally higher MEL content than those that are not tolerant, and exposure to stressful conditions is known to increase endogenous MEL levels. However, to date, endogenous MEL levels have never been used in studies conducted to select tolerant genotypes to abiotic stress factors. Thus, in this study, the existence of possible relationship between seed MEL levels of 27 pepper genotypes and their germination and emergence performance under chilling conditions (15 °C) was investigated. The results indicated that genotypes having higher seed MEL content had better seed germination and seedling emergence performance at chilling temperatures, whereas those with lower seed MEL content demonstrated poorer germination and emergence performance. Genotypes having less than 2 ng g-1 MEL in their seeds exhibited significantly lower germination and emergence percentages under chilling stress conditions and the seedlings of these genotypes had elevated levels of MDA and H2O2 contents but lower antioxidant enxyme activities. Therefore, these results demonstrated that endogenous MEL levels could be used as a pre-elimination criterion in selecting stress tolerant varieties. It is thought that excluding genotypes especially with lower MEL content from breeding programs that aim to develop new stress tolerant genotypes will save considerable time, money and labor.