Genetics a physiology of cold and drought resistance in Turkish red pine populations from Southern Turkey

Abstract

öz TÜRKİYE'NİN GÜNEYİNDEN ÖRNEKLENEN KIZILCAM (Pinus brutia, Ten.) POPULASYONLARINDA SOĞUĞA VE KURAKLIĞA DAYANIKLILIĞIN GENETİĞİ VE FİZYOLOJİSİ KANDEMIR, Gaye EREN Doktora, Biyolojik Bilimler Bölümü Danışman: Prof. Dr. Zeki KAYA Ortak Danışman: Doç.Dr. Sertaç ÖNDE. Temmuz 2002, 145 sayfa Bu çalışmanın amacı Türkiye'nin güneyindeki doğal ve aşırı kullanılmış kızılcam (Pinus brutia) populasyonlarında kuraklık ve soğuk stresi ile bağlantılı olarak fizyolojik ve morfolojik karakterlerde genetik varyasyonun yapılaşmasının belirlenmesidir. Aşın kullanılmış ve doğal kızılcam populasyonlarının genetik varyasyon motifini tespit edebilmek için, herbiri 40 aileden oluşan 6 kızılcam populasyonun tohumlan 1998 yılında Ankara Orman Fidanlığına ekilmiş ve üç yıl süre ile büyütülmüştür. Populasyonlardan üçü (Yaylaalan, Çalkaya ve Gölhisar) aşın vikullanılmış, diğer üçü ise (Alanya, Fethiye ve Çameli) nispeten doğaldır. Fidanların ekimi ile beraber üç yıl boyunca büyüme, soğuk ve kuraklıkla ilintili karakterlerde dahil 17 karakter ölçülmüştür. Yapılan varyans analizinde, populasyonlardan kaynaklanan varyasyon en küçük değeri (%0) 1999 yılında İkinci Sürgün uzunluğu (SF99) karakterinde, en büyük değeride (%45) 2000 yılı soğuk zararı (COLD00) karakterinde gözlenmiştir. Aileden kaynaklanan varyasyon ise %4 ile %23 arasında değişmektedir. 2000 yılı haziran ayı boy uzaması (HTJ00) ve 2000 yılı ağustos ayı boy uzaması (HTA00) için aileden kaynaklanan varyasyon %4 tür. çimlenme (GER) ve 1998 yılı temmuz ayı yaşama (SURİ) karakterlerinde aileden kaynaklanan vaeyasyon % 23 tür. Aşırı kullanılmış ve doğal kızılcam populasyonları arasında ölçülen karakterler bakımından önemli sayılabilecek farklılıklar bulunmamıştır. Ankara fidanlığında 1999 (en düşük sıcaklık -5.9°C) ve 2000 (en düşük kaydedilen sıcaklık - 15.2°C) kışında ölçülen morfolojik ve fizyolojik karakterler ile klorofil floresan değerleri Çameli ve Gölhisar populasyonlarının soğuğa en dayanıklı, Çalkaya populasyonunun ise soğuğa en hassas olduğunu göstermiştir. Soğuğa dayanıklılık karakterleri bakımından aile düzeyinde kalıtsallık orta bir değer göstermiştir. Elde edilen bu aile kalıtsallık değeri Çameli ve Gölhisar ailelerinden soğuğa dayanıklılık için yapılacak seçimlerde bir nesil sonra önemli bir genetik kazancın olabileceğini öngörmektedir. Soğuktan büyük ölçüde zarar görmüş aileler aynı zamanda kuraklıktan da zarar görmüştür. Buna ilaveten, bu ailelerde kuraklık (su) stresine sokulduktan sonra viidaha az boy uzaması kaydedilmiştir. Kuraklığa en hassas populasyon Çalkaya' dır. Diğer populasyonlar arasında kuraklığa dayanıklılık bakımından önemli bir farklılık gözlenmemiştir. Ortalama değerler göz önüne alındığında, soğuğa dayanıklı ailelerin yaprak osmotik potansiyeli ve prolin miktari soğuğa hassas ailelerden daha yüksek olarak bulunmuştur. Bu da kuraklık dönemlerinde yaprak osmotik potansiyeli ve prolin değerlerinin kurağa dayanıklı populasyonların çabuk taramalarının yapılmasında güvenilir karakterler olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Pinus brutia, soğuğa dayanıklılık, kuraklığa dayanıklılık, aşın kullanılmış populasyon, doğal populasyon, klorofil floresan, genetik çeşitlilik. vuı

ABSTRACT GENETICS AND PHYSIOLOGY OF COLD AND DROUGHT RESISTANCE IN TURKISH RED PINE (Pinus brutia, Ten.) POPULATIONS FROM SOUTHERN TURKEY KANDEMİR, GAYE EREN Ph.D., Department of Biological Sciences Supervisor: Prof. Dr. Zeki KAYA Co-supervisor: Assoc. Prof. Dr. Sertaç ÖNDE July 2002, 145 pages The purpose of the study was to determine the pattern of genetic variation in morphological and physiological traits associated with cold and drought stress using seedling from over-exploited and natural populations of Pinus brutia Ten. (Turkish red pine) from southern Turkey. To determine the pattern of genetic variation existing in over-exploited and natural populations, seedlings from 6 populations each with 40 families were raised in Ankara forest nursery from 1998-2000. Three of the populations (Yaylaalan, 111Çalkaya and Gölhisar) were over-exploited and the others (Alanya, Fethiye and Çameli) were relatively natural populations. In three growing seasons, 17 characters were recorded including cold and drought stress involved traits. The component of variation due to populations varied from 0% in height growth by second flush 1999 (SF99) to 45% in cold damage in 2000 (COLD00) while variance component due to families ranged from 4% in height growth in July 2000 (HTJ00) and height growth in August 2000 (HTA00) to 23% in germination (GER) and survival in July 1998 (SUR1). Over-exploited and natural population group did not vary significantly in studied seedling traits. Evaluation of materials with the nursery winter conditions of 1999 (the lowest temperature during the winter of 2000 was -5.9°C) and 2000 (-15.2°C) and chlorophyll fluorescence measurements showed that Çameli and Gölhisar populations were the most cold tolerant ones while Çalkaya was the least tolerant to cold. Family heritabilities for cold tolerance traits were moderate and suggest that by selection for cold tolerance among families from Çameli and Gölhisar populations, considerable amount of genetic gain could be achieved in one generation. The families, which were suffered greatly from frost, were also the ones suffered from drought. Furthermore, these families accumulated less height growth after induced water stress. The most drought sensitive population was Çalkaya population. There were no significant differences among other populations for drought tolerance. On the average, cold resistant families during the water stress ivexperiment had higher osmotic potential in needles and proline accumulation than cold sensitive families. So osmotic potential of seedlings on proline contents in needles of seedlings during the drought period could be used as a reliable trait for rapid screening of large families from drought tolerant populations. Key words: Pinus brutia, cold tolerance, drought tolerance, over-exploited population, natural population, chlorophyll fluorescence, genetic variation.