Nohut (Cicer arietinum L.) çeşit ve hatlarının soğuk stresine karşı toleransının fizyolojik ve biyokimyasal parametreler ile belirlenmesi

Abstract

Bu arastırmanın amacı, soguga toleranslı nohut (Cicer arietinum L.)'un bazı çesit ve hatlarınıbelirlemek ve düsük sıcaklıgın ve soguk uyumunun bitki büyümesi, fotosentetik aktivite, zarbütünlügü üzerindeki etkisi ile soguga karsı olusturulan içsel savunma sistemleri (prolin içerigi ileantioksidant enzim aktivitelerindeki degisim) arasındaki iliskiyi ortaya koymaktır.Toprak kültüründe büyütülen 12 günlük nohut fideleri ya soguk uyumlandırılmıs (10°C, 7 gün) ya dauyumlandırılmamıs olarak düsük sıcaklıklara (4°C ve 2°C, 12 gün) maruz bırakılmıstır. Sogukuygulamaları nohut çesit (Gökçe ve Canıtez) ve hatlarının (AkN 87 ve AkN 290) ölçülen büyümeparametrelerini (gövde büyümesi, yaprak sayısı, taze ve kuru agırlık) olumsuz yönde etkilemistir.Gökçe çesidinin, büyüme parametreleri düsük sıcaklıktan diger genotiplere göre daha çoketkilenirken, AkN 290 hattı daha az etkilenmistir. Soguk uygulamalarında genotiplerin yaprakdokularındaki oransal ve gerçek su içerigi uyumlandırılan fidelerde uyumlandırılmayanlara göredaha fazladır ve çesitler hatlara göre suyu daha fazla muhafaza etme yeteneklerine sahiplerdir.Artan düsük sıcaklık siddetine baglı olarak genotiplerin yapraklarındaki MDA ve antosiyaniniçerikleri artmıstır. Soguk; genotiplerin özellikle AkN 290'nın toplam klorofil (a+b) içerikleriniazaltırken, genotiplerdeki karotenoid içerigini benzer oranda artırmıstır. Bunun yanı sıra, düsüksıcaklık tüm çesit ve hatlarda PSII'nin fotokimyasal aktivitesini önemli ölçüde etkilemistir. Ancak buetki genotiplerin hiç birinde PSII aktivitesini durduracak düzeyde olmamıstır. Tüm klorofil fluoresansparametreleri dikkate alındıgında; genotipler soguga karsı dayanıklıdan duyarlıya dogru Gökçe,Canıtez, AkN 87 ve AkN 290 olarak sıralanmıstır. Genotiplerin soguga karsı olusturdukları içselsavunma sistemleri olarak bilinen antioksidant enzimlerin (SOD, APX, GR ve POD) aktivitelerindekidegisim incelendiginde, bu enzimlerin uygulanan düsük sıcaklık derecesine, fidelerin uyumlandırılıpuyumlandırmamasına ve bitkinin genotipine göre farklı tepkiler olusturdugu görülmüstür. Gökçeçesidi antioksidant enzim savunmasında diger genotiplere göre daha basarılı olmustur. Soguksiddetindeki artısa baglı olarak serbest prolin içerigi önemli derecede artıs göstermistir; ancaksiddetli soguk stresinde bile genotipler arasında prolin birikimi açısından önemli bir farkbelirlenmemistir.Anahtar Kelimeler: Antioksidant enzimler, büyüme, klorofil a fluoresansı, nohut (Cicer arietinumL.) çesit ve hatları, MDA, prolin, soguk dayanıklılıgı, soguk uyumu.

The aim of this study was to determine tolerance of some chickpea (Cicer arietinum L.) cultivarsand lines to cold and find out the relationship between the effect of low temperature and coldacclimation on plant growth, photosynthetic activity, membrane integrity and endogenous defencesystems (prolin content and changes in the activity of antioxidant enzymes) which generatedagainst cold.Chickpea seedlings were grown in soil culture for 12-days, exposed to low temperature (4°Cand/or 2°C for 12 days) treatments either as cold acclimated (CA) (10°C for 7 days) ornonacclimated (NA). Cold treatments affected measured growth parameters (stem growth, numberof leaves, fresh and dry weight) of chickpea cultivars (Gökçe and Canıtez) and lines (AkN 87 andAkN 290) negatively. While growth parameters of the cultivar Gökçe were more affected than theother genotypes, the line AkN 290 were less affected. In the cold treatments, the relative andabsolute water content of leaf tissues of the genotypes were greater in CA seedlings than NA onesand the cultivars maintained higher water content in comparison to the lines. MDA and anthocyanincontents of the leaves of all of the genotypes increased in relation to the increasing cold intensity.Cold decreased the total chlorophyll (a+b) content in the all genotypes, especially AkN 290,whereas the carotenoid content of the genotypes increased similarly. In addition to that, lowtemperature affected the photochemical activity of PSII in all of cultivars and lines significantly.However this effect has never reached the level at which the activity of PSII was blocked.Considering all of the chlorophyll fluorescence parameters; the genotypes were aligned fromtolerant to sensitive as Gökçe, Canıtez, AkN 87and AkN 290. Analysis of the changes in activity ofantioxidant enzymes (SOD, APX, GR and POD) which are known as endogenous defence systemsagainst cold revealed that they responded differently to the variations of cold stress treatments (CAor NA) and genotypes. The cultivar Gökçe was more effective than the other genotypes accordingto the changes in antioxidant enzyme defence. Free proline content increased significantly withincreasing cold intensity; however no difference was determined among the genotypes with regardto the accumulation of proline as a response even to severe cold stress.Key Words: Antioxidant enzymes, chlorophyll a fluorescence, cultivars and lines of chickpea(Cicer arietinum L.), cold tolerance, cold acclimation, growth, MDA, proline.