Güneydoğu Anadolu Bölgesi'nde bazı mısır genotiplerinin (Zea mays L.) yüksek sıcaklık ve su stresine toleranslarının belirlenmesi

Abstract

Son yıllarda Güneydoğu Anadolu Bölgesinde mısır üretim miktarları ekim alanlarına paralel artış göstermiştir. GAP projesinin dışında kalan alanlarda mısır yeraltı suları ile sulanmaktadır. Bölgede yaşanan yüksek sıcaklıklar ve yetersiz su kaynakları mısır üretimini kısıtlayıcı stres faktörleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Mısır ıslah çalışmalarında stres koşullarından (su kısıntısı ve yüksek sıcaklık) etkilenme düzeyleri ve tolerans düzeylerini belirlemede kolay, uygulanabilir, hızlı, tekrarlanabilir, ucuz ve seleksiyon kriteri olabilecek testlere ihtiyaç vardır. Bu çalışmanın amacı; bu analizler sonucunda öne çıkan mısır hat ve çeşitlerinin tespitini yapmak, morfolojik, fizyolojik ve biyokimsal gözlemler sonucunda stres ve tolerans seviyelerini belirlemek, kuraklık ve yüksek sıcaklığa karşı genotiplerin geliştirdiği tepkileri belirlemek, kuraklık ve yüksek sıcaklığa tolerans mekanizmalarını tespit etmektir. Bu amaçla Şanlıurfa koşullarında farklı araştırma enstitülerinden temin edilmiş, 17 adet saf mısır hat'ı ve bölgede yaygın ekimi yapılan 3 adet hibrit mısır çeşidi kullanılmıştır. Mısır genotipleri yüksek sıcaklıklara maruz kalması için ekimleri 15 Mayıs döneminde yapılmıştır. Mısır genotiplerine iki adet su kısıntısı (% 100, % 50) uygulanmıştır. Çalışma Tesadüf blokları bölünmüş parseller deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak, 2015 ve 2016 yetiştirme sezonlarında yürütülmüştür. Ana parsellere su kısıntıları, alt parsellere mısır genotipleri gelecek şekilde çalışma dizayn edilmiştir. Çalışmada morfolojik parametreler (verim ve verim kompanetleri, çiçeklenme süreleri, bitki boyu, yaprak sayısı, yaprak alanı ve sap kalınlığı), fizyolojik parametreler (yaprak su içeriği, yaprakta kıvrılma, diklik, kuruma, yaprak sıcaklığı, klorofil içeriği, stoma iletkenliği, hücre membran zararlanması, polen canlılığı, klorofil-a,b ve karotenoid) ve biyokimyasal parametrelerde (Absisik asit içeriği, Prolin içeriği ve toplam fenol bileşik içeriği) ölçüm ve gözlemler yapılmış ve bu parametreler arasındaki ilişkiler saptanmıştır. Denemenin 2016 yılına nispeten, 2015 yılında ki düşük nisbi nem ve yüksek sıcaklık değerlerinden dolayı, verim, verim kompanetleri, morfolojik ve fizyolojik parametreler daha düşük değerler aldığı tespit edilmiştir. Her iki araştırma yılında; su kısıntısı (% 50) uygulamalarında; verim, verim kompanetleri, morfolojik ve fizyolojik parametrelerin tam sulama (% 100) uygulamalarına nazaran daha düşük değerler aldığı tespit edilmiştir. Bölgede yüksek sıcaklıklardan dolayı mısır ikinci ürün olarak temmuz ayı başı itibari ile ekimi yapılmaktadır. Araştırmada bitkilerimiz yüksek sıcaklık stresine maruz kalması için 15 Mayıs döneminde ekimleri yapılmıştır. Yüksek sıcaklıklar her iki su uygulamasında (% 100 ve % 50) bitkileri verim, verim kompanetleri, morfolojik ve fizyolojik parametreler açısından olumsuz etkilemiştir. Araştırma sonucunda ADA-9516, P32T83 ve FAMOSO hibrit mısır çeşitleri ve B-76 hattının su kısıntısı ve yüksek sıcaklık stresine toleranslı genotipler olduğu tespit edilirken, B-106, FRB-73, FrMo 17, ANT-910251 ve MAE-9301 mısır hatlarının su kısıntısına ve yüksek sıcaklıklara hassas genotipler oldukları tespit edilmiştir. Tane verimi ile verim kompanetleri ve fizyolojik parametreler arasında önemli ilişkiler saptanmıştır. Hücre membran zararlanması, klorofil içeriği ve polen canlığı gibi ölçümler stresin düzeyini ölçmede en pratik ve ucuz parametreler olarak belirlenmişlerdir. Araştırmada yapılan biyokimyasal analizlerde bitkiler genel anlamda tolerans göstermelerine rağmen, hormon seviyelerindeki artışın tane verimlerine etkisi olmadığı tespit edilmiştir. Abisisk asit ve prolin gibi hormon sevilerindeki artış, bitkilerin hayatiyetlerini devam ettirmesi için bitki tarafından salgılandığı belirlenmiştir.

In the recent years, maize production amounts have increased parallely with the cultivation sites. Maize is watered with underground water in the areas where GAP project is not avaliable. high temperatures in the area and shortage of water supply are seen as stress factors restricting the amount of maize production. ın maize breeding; easy, applicable, fast, reusable, economic and suitable tests to be a selection criterion are needed for determining the levels of vulnerability to stress factors( water shortage, high temperatures) and tolerance. this study aims to determine the prominent maize lines and varities following the analysis of the study, to determine the stress and tolerance degrees after the morphological physiological and biochemical observations, to detect the developed responses of the genotypes to water shortage and high temperature and to determine the their tolerance mechanisms to water shortage and high temperature. 17 maize lines and 3 hybrid maize types, commonly sown in the area, are used to fulfill these aims. To expose them to high temperatures, maize genotypes are sown in May. two types of water shortage applied on them (as %100 and %50). randomized blocks in the study are applied , in 3 repeating manner, in 2015-2016 growth season according to divided blocks experimental design. the study is designed in a way that top parcels have the water shortage and bottom parcels have the mazie genotypes. Morphological parameters(yield and yield components, flowering times, plant height, leaf amount, leaf area and stem thickness), physiological parameters (leaf water content, leaf rolling, uprightness, drying, leaf temperature, chlorophile content, stoma conductance, cell membrane damage, pollen stamina, chlorophil a b and carotenoid) and in biochemical parameters( absisic acid content, proline content and total fenol integral content). observations and measurements are done and the relations between these parameters are determined. compared to year 2016, because of the low relative humidity degrees and high temperatures, yield and yield components, morphological and physiological parameters are observed at lower degrees. during both years of the study, in %50 water shortage implementation, yield and yield components are seen at lower degrees compared to %100 watering implementation of morhphological and physiological parameters. maize is sown as a second yield with the beginning of June due to high temperature factor. this factor has effected the products in both watering treatments (%100 %50)in a negative manner by yield and yield components, morhphological and physiological parameters. at the end of the study ADA-9516, P32T83 and FAMOSO hybrid maize and B-76 lines are determined as tolerant to high temperature and water shortage whereas B-106, frb73 FRM -017 ANT910251 and MAE 9301 maize lines are determined as sensitive genotypes to the factors above. significant relations are detected between grain yield and yield components and physiological parameter tests such as cell membrane damage and chlorophil content and pollen stamina, are determined as the most practicle and economic parameters for measuring stress level. ın biochemical analysis conducted in the study, although plants show tolerance generally, it is determined that their hormon level rise has no effect on grain yield. rises in hormons such as absisic acid and proline are detected as the plants own reaction product as a survival mechanisms,