Fasulyede (Phaseolus vulgaris L.) melatoninin tuz stresindeki etkisinin belirlenmesi

Abstract

Amaç: Tuz stresi, bitki verimini ve kalitesini etkileyen önemli bir abiyotik stres faktörüdür. Tuz stresi fasulye gibi tuzluluğa hassas olan bitkilerin tarımını önemli ölçüde etkilemektedir. NaCl stresi altındaki fasulyede melatonin uygulamasının bazı morfolojik ve fizyolojik parametreler ile tuz tolerans genlerinden biri olan CCD1 geninin mRNA ifade seviyesine olan etkisinin incelendiği bu çalışmanın amacı, melatoninin tuz stresindeki rolünün aydınlatılması ve tuza toleranslı çeşitlerin ıslahında kullanılabilecek bilgilerin elde edilmesidir. Yöntem: Serra ve Elkoca 05 çeşitlerine ait olgun embriyoların MS besi ortamında çimlendirilmesi ile elde edilen fasulye fideleri, Hogland çözeltisi içeren hidroponik ortamda 2. üç yapraklı döneme kadar büyütülmüş ve NaCl (0, 100 ve 200 mM) ve melatonin (0,100,150 ve 200 μM) farklı konsantrasyonlarına maruz bırakılmıştır. Uygulamadan 7 gün sonra, kök ve sürgün uzunluğu (mm), kök/sürgün oranı, kök-sürgün yaş ve kuru ağırlığı (g), hücre membran hasarı (%), yaprak nispi su içeriği (%), klorofil içeriği (SPAD), mitotik indeks (%) ile kök ve yaprak dokularında CCD1 geninin mRNA ifade seviyeleri tespit edilmiştir.Bulgular: Her iki çeşitte de NaCl stresi altında tüm morfolojik parametrelerin (kök ve sürgün uzunluğu, kök ve sürgün yaş ve kuru ağırlıkları) azaldığı, ancak tuzluluk stresi ile uygulanan melatonin tek başına strese göre bu parametrelerde artışa neden olduğu belirlenmiştir. Yine, tuz stresi incelenen fizyolojik özellikleri olumsuz etkilemiş, klorofil içeriğinde, mitotik indekste ve bağıl su içeriğinde azalışa; hücre zarı hasarında ise artışa neden olmuştur. Tuz stresinin fizyolojik parametreler üzerindeki bu olumsuz etkisi, melatonin uygulamasıyla azalmıştır. Ayrıca, tuz stresi altında her iki çeşidin CCD1 geninin mRNA ekspresyon düzeylerinin arttığı, melatonin uygulamasında ise azaldığı belirlendi.Sonuç: Araştırmada elde edilen bulgulara göre melatonin uygulamasının fasulyede tuz stresinin neden olduğu zararlı etkilerine karşı iyileştirici etki gösterdiği belirlenmiştir.

Purpose: Salt stress is a major abiotic stress factor affecting crop yield and quality. Salt stress significantly affects the cultivation of crops that are sensitive to salinity, such as common beans. The goal of this study, in which the effect of melatonin application on some morphological and physiological parameters as well as the mRNA expression level of the CCD1 gene, which is one of the salt tolerance genes in common bean subjected to NaCl stress, was to better realize the role of melatonin in salt stress and to gather the information that could be used in the breeding of salt-tolerant varieties.Method: Bean seedlings obtained by germinating mature embryos of Serra and Elkoca 05 cultivars in MS medium were grown in hydroponic medium containing Hogland solution until the 2nd three-leaf stage and were subjected to different concentrations of NaCl (0, 100, and 200 mM) and melatonin (0,100,150, and 200 μM). 7 days after application, root and shoot length (mm), root/shoot ratio, root-shoot fresh and dry weight (g), cell membrane damage (%), leaf relative water content (%), chlorophyll content (SPAD), mitotic index (%) as well as mRNA expression levels of CCD1 gene in root and leaf tissues were determined.Findings: It was determined that all the morphological parameters (root and shoot length, root and shoot fresh and dry weights) decreased under NaCl stress in both cultivars, but melatonin applied with salinity stress caused an increase in these parameters compared to alone stress. Moreover, salt stress negatively affected the examined physiological characteristics. It led to a decrease in chlorophyll content, mitotic index, and relative water content whereas increased cell membrane damage. This adverse effect of salt stress on physiological parameters decreased with treatment melatonin. In addition, it was determined that the mRNA expression levels of the CCD1 gene of both cultivars increased under salt stress, hovewer, decreased in melatonin application.Result: Findings obtained in the study indicated that melatonin application had a healing effect against the harmful effects of salt stress in beans.