Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi

KUL EYİCE, Raziye; KILIÇASLAN, Sima CAŞKA; YİLDİRİM, Ertan; EKİNCİ, Melek

Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi

Sima CAŞKA KILIÇASLAN, (Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Erzurum, Türkiye)

Ertan YILDIRIM, (Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Erzurum, Türkiye)

Melek EKİNCİ, (Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Erzurum, Türkiye)

Raziye KUL EYİCE (Atatürk Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Erzurum, Türkiye)

Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

10 2

Yıl: 2020 Cilt: 36 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 264 - 273 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 22-10-2020

Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi

Öz:

Bu çalışma kuraklık stresinin fasulyede bitki gelişimi, besin maddesi içeriği ile bazı fizyolojik ve biyokimyasal özellikler üzerine etkisini belirlemek amacıyla 2019 yılında yürütülmüştür. Araştırmada, kuraklık stresinin etkisini belirlemek amacıyla 3 farklı sulama seviyesi [tam sulama (%100) (D0), tarla kapasitesinin %80’i (D1) ve%60’ı (D2)] kullanılmış ve deneme saksı denemesi şeklinde yürütülmüştür. Araştırma sonunda, kuraklık stresinin fasulyede yaprak alanı, yaprak-gövde-kök yaşağırlığı ile yaprak-gövde-kök kuru ağırlığına olumsuz etki yaptığı belirlenmiştir. % 60 sulama seviyesinde yaprak yaş ağırlığı, gövde yaş ağırlığı, kök yaş ağırlığı, yaprakkuru ağırlığı, gövde kuru ağırlığı ve kök kuru ağırlığının % 100 sulama seviyesine göre sırasıyla % 17, 33, 55, 57, 60 ve 52 oranında azaldığı tespit edilmiştir.Elektriksel iletkenlik (EC) kuraklık stresi ile artarken, doku oransal su içeriği (DOSİ) azalmıştır. Çalışmada, % 80 sulama seviyesinde yapraklarda peroksidaz (POD),katalaz (CAT) ve süperoksitdismutaz (SOD) aktivitesi tam sulamaya göre artış gösterirken % 60 seviyesinde önemli düzeyde azaldığı tespit edilmiştir. Kuraklıkstresi ayrıca fasulyede incelenen organlarda bitki besin elementi içeriğini azaltmış, buna karşın hidrojen peroksit (H2O2), malondialdehyde (MDA), prolin ve sakkaroziçeriğini artırmıştır.

Anahtar Kelime:

The Effect of Drought Stress on Plant Growth, Some Physiological and Biochemical Properties of Bean

Öz:

The aim of this study to determine the effects of drought stress on plant growth, nutrient content and some physiological and biochemical properties in bean. 3 different irrigation levels ((100%) (D0), 80% (D1) and 60% (D2) of the field capacity) were used. In this study, it was determined that drought stress had negative effects on leaf area, leaf-stem-root fresh weight and leaf-stem-root dry weight. Leaf fresh weight, stem fresh weight, root fresh weight, leaf dry weight, stem dry weight and root dry weight in 60% irrigation level decreased by 17, 33, 55, 57, 60 and 52%, respectively, compared to 100% irrigation level. Electrical conductivity (EC) increased with drought stress, while tissue water content decreased (DOSİ). In the study, peroxidase (POD), catalase (CAT) and superoxidedismutase (SOD) activity in leaves increased at 80% irrigation level, while it was found to decrease significantly at 60%. Drought stress also decreased the plant nutrient content in investigated organs. However, it increased hydrogen peroxide (H2O2), melondiahldeide (MDA), proline and sucrose content.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Gürel, A., Avcıoğlu, R. 2001. Bitkilerde Abiyotik Stres Faktörlerine Dayanıklılık Mekanizmaları. Bitki Biyoteknolojisi, Genetik Mühendisliği, SÜ Vakfı Yayınları, Izmir, (2001), 288-326.
[2] Wang, W. X., Vinocur, B., Shoseyov, O., Altman, A. 2000. Biotechnology of Plant Osmotic Stress Tolerance Physiological and Molecular Considerations. IV International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding, Tampere, Finland, 2-7 July, 560 (2000), 285-292.
[3] Boyer, J. S. 1982. Plant Productivity and Environment Potential for Increasing Crop Plant Productivity, Genotypic Selection. Science, 218 (1982), 443-448.
[4] Kramer, P. J. 1980. Water Relations in Plants. Academic Press, NY, USA, 495p.
[5] Yağmur, Y. 2008. Farklı asma (Vitis vinifera L.) çeşitlerinin kuraklık stresine karşı bazı fizyolojik ve biyokimyasal tolerans parametrelerinin araştırılması. Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 108s, İzmir.
[6] Farooq, M., Wahid, A., Kaboyashi, N., Fujita, D., Basra, S. M. A. 2009. Plant Drought Stress: Effect, Mechanisms and Management. Agronomy of Sustainable Development, 29 (2009), 185-212.
[7] Taiz, L., Zeiger E. 2006. Plant Physiology. 4th Ed. Sinauer Associates Inc. Publishers, Massachusetts, 700p.
[8] Harris, D., Tripathi, R. S., Joshi, A. 2002. On-farm seed priming to improve crop establishment and yield in dry direct-seeded rice. Direct seeding: Research Strategies and Opportunities, International Research Institute, Manila, Philippines, (2002), 231-240.
[9] Okçu, G., Kaya, M. D., Atak, M. 2005. Effect of Salt and Drought Stresses on Germination and Seedling Growth of Pea (Pisum sativum L.), Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 29 (2005), 237-242.
[10] Şalk, A., Arın, L., Deveci, M. ve Polat, S. 2008, Özel Sebzecilik, Namık Kemal Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, 184s, Tekirdağ.
[11] Graham, P. H., Ranalli, P. 1997. Common Bean (Phaseolus vulgaris L). Field Crops Research, 53 (1997), 131–146.
[12] Türkan, G., Bor, M., Özdemir, F., Koca, H. 2005. Differential Responses of Lipid Peroxidation and Antioxidants in The Leaves of Drought-Tolerant P. acutifolius Gray and Drought-Sensitive P. vulgaris L. Subjected to Polyethylene Glycol Mediated Water Stress, Plant Science, 168 (2005), 223-231.
[13] Smith, M.R., Veneklaas, E., Polania, J., Rao, I.M., Beebe, S.E., Merchant, A., 2019. Field drought conditions impact yield but not nutritional quality of the seed in common bean (Phaseolus vulgaris L.). PLoS ONE 14(6) (2019), e0217099. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0217099
[14] Beshir, H.M., Bueckert, R., Taran, B., 2016. Effect of Temporary Drought at Different Growth Stages on Snap Bean Pod Quality and Yield. African Crop Science Journal, 24 (3) (2016), 317 – 330.
[15] Emam, Y., Shekoofa, A., Salehi, F., Jalali, A.H., Pessarakli, M., 2012. Drought Stress Effects on Two Common Bean Cultivars with Contrasting Growth Habits. Archives of Agronomy and Soil Science, 58:5 (2012), 527- 534. DOI: 10.1080/03650340.2010.530256
[16] Mathoboa, R., Maraisa, D., Steyn, J.M., 2017. The effect of Drought Stress on Yield, Leaf Gaseous Exchange and Chlorophyll Fluorescence of Dry Beans (Phaseolus vulgaris L.). Agricultural Water Management 180 (2017) 118–125.
[17] Ghanbari, A.A., Mousavi, S.H., Gorji, A.M., Rao, I., 2013. Effects of Water Stress on Leaves and Seeds of Bean (Phaseolus vulgaris L.). Turkish Journal of Field Crops. (2013), 18(1), 73-77.
[18] Gonçalves, J.G.R., de Andrade, E.R., da Silva, D.A., Esteves, J.A.F., Chiorato, A.F., Carbonell, S.A.M., 2019. Drought tolerance evaluated in common bean genotypes. Ciência e Agrotecnologia, 43:e001719, (2019) http://dx.doi.org/10.1590/1413-7054201943001719
[19] Kaya, C., Ak, B.E., Higss, D. 2003. Response of Salt-Stressed Strawberry Plants to Supplementary Calcium Nitrate and/or Potassium Nitrate. Journal of Plant Nutrition, 26 (2003), 543-560.
[20] Bremner, I., Mulvaney, C. 1982. Nitrogen-total. In: A. Page, R. Miller, and D. Keeney (eds.), Methods of soil analysis, part 2, chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy, Madison, WI, pp. 595- 624.
[21] Mertens, D. 2005a. AOAC Official Method 922.02. Plants Preparation of Laboratory Sample. Official Methods of Analysis, 18th edn. Horwitz, W., and G.W. Latimer, (Eds). Chapter 3, pp1-2, AOAC-International Suite 500, 481. North Frederick Avenue, Gaitherburg, Maryland, USA 20877-2417.
[22] Mertens, D. 2005b. AOAC Official Method 975.03. Metal in Plants and Pet Foods. Official Methods of Analysis, 18th edn. Horwitz, W., and G.W. Latimer, (Eds). Chapter 3, pp 3-4, AOAC-International Suite 500, 481. North Frederick Avenue, Gaitherburg, Maryland, USA, 20877-2417,.
[23] Angelini, R., Manes, F., Federico, R. 1990. Spatial a Functional Correlation Between Ddaimine- Oxsidase and Peroxidase Activities and Their Dependence Upon De-etilation and Wounding in Chickpea. Planta, 182 (1990), 89-96.
[24] Angelini, R., Federico, R. 1989. Histochemical Evidence of Polyamine oxidation and generation of hydrogen peroxide in the cell Wall. Journal of Plant Physiology, 135 (1989), 212-217.
[25] Havir, E.A. Mchale, N.A. 1987. Biochemical and Developmental Characterization of Multiple Forms of Catalase in Tobacco Leaves. Plant Physiology, 84 (1987), 1291-1294.
[26] Gong, Y., Toivonen, P.M.A., Lau, O.L., Wiersma, P.A. 2001. Antioxidant System Level in ‘Braeburn’ Apple is Related to its Browning Disorder. Botanical Bulletin of the Academia Sinica (Taipei), 42 (2001), 259-264.
[27] Agarwal, S., Pandey, V. 2004. Antioxidant Enzyme Response to NaCl Stress in Cassia angustifolia. Biologia Plantarum, 48(4) (2004), 555-560
[28] Yordanova, R.Y., Christov K.N. and Popova L.P. 2004. Antioxidative Enzymes in Barley Plants Subjected to Soil Flooding. Environmental and Experimental Botany, 51 (2004), 93-101.
[29] Özden, D.M., Dusun, H. ve Sevinç, A. N.,2000. The Land Resources of Turkey and Activities of General Directorate Services. Proceeding of International Symposium on Desertification, 13-17 June, Konya/Turkey.
[30] Zhang, J. H., Huang, W. D., Liu, Y. P., Pan, Q. H.,2005. Effects of Temperature Acclimation Pretreatment on the Ultrastructure of Mesophyll Cells in Young Grape Plants (Vitis vinifera L. cv. Jingxiu) under Cross-Temperature Stresses. Journal of Integrative Plant Biology, 47 (2005), 959-970.
[31] Bates, L.S., Waldren, R.P., Teare, I.D.,1973. Rapid Determination of Free Proline for Water-Stress Studies. Plant Soil, 39 (1973), 205-207.
[32] Morris, D. L.,1948. Quantitative Determination of Carbohydrates with Dreywoods Anthrone reagent. Science, 107 (1948), 254-255.
[33] SPSS Inc, 2010. SPSS® 18.0 Base User’s Guide. Prentice Hall.
[34] Kohler, J., Caravaca, F., Roldan, A.,2009. Effect of Drought on the Stability of Rhizosphere Soil Aggregates of Lactuca sativa Grown in a Degraded Soil Inoculated with PGPR and AM fungi. Applied Soil Ecology, 42 (2009), 160-165.
[35] Wang, C.J., Yang, W., Wang, C., Gu, C., Niu, D.D., Liu, H.X., Wang, Y.P., Guo, J.H. 2012. Induction of Drought Tolerance in Cucumber Plants by a Consortium of Three Plant Growth-Promoting Rhizobacterium Strains. Plos One, (2012), ;7(12) e52565. doi: 10.1371/journal.pone.0052565.
[36] Turan, M., Ekinci, M., Yildirim, E., Gunes, A., Karagoz, K., Kotan, R., Dursun, A. 2014. Plant growth-promoting rhizobacteria improved growth, nutrient, and hormone content of cabbage (Brassica oleracea) seedlings. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 38 (3) (2014), 327-333.
[37] Candido, V., Campanelli, G., D'Addabbo, T., Castronuovo, D., Perniola, M., Camele, I. 2015. Growth and Yield Promoting Effect of Artificial Mycorrhization on Field Tomato at Different Irrigation Regimes. Scientia Horticulturae, 187 (2015), 35-43.
[38] Liu, F., Stutzel, H. 2004. Biomass Partitioning, Specific Leaf Area and Water Use Efficiency of Vegetable Amaranth (Amaranthus spp.) in Response to Drought Stress. Scientia Horticulturae, 102 (1) (2004), 15-27.
[39] Earl, H., Davis, R.F.,2003. Effect of Drought Stress on Leaf and Whole Canopy Radiation Use Efficiency and Yield of Maize, Agronomy Journal, 95 (2003), 688–696.
[40] Wang, Z., Huang, B.,2004. Physiological Recovery of Kentucky Bluegrass from Simultaneous Drought and Heat Stress, Crop Science, 44 (2004), 1729- 1736.
[41] Gnanasiri, S.P., Saneoka, H. Ogata, S. 1991. Cell Membrane Stability and Leaf Water Relations as Affected by Potassium Nutrition of Water stressed Maize, Journal of Experimental Bot., 42 (1991), 739–745.
[42] Villar-Salvador, P., Planelles, R., Oliet, J., Peñuelas-Rubira, J.L., Jacobs, D.F., González, M.,2004. Drought Tolerance and Transplanting Performance of Holm Oak (Quercus ilex) Seedlings after Drought Hardening in the Nursery, Tree Physiology, 24 (2004), 1147–1155.
[43] Blokhina, O., Virolainen, E., Fagerstedt, K.V. 2003. Antioxidants, Oxidative Damage and Oxygen Deprivation Stress: A Review. Annual Botany, 91 (2003), 179-194.
[44] Kuşvuran, Ş. 2010. Kavunlarda Kuraklık ve Tuzluluğa Toleransın Fizyolojik Mekanizmaları Arasındaki Bağlantılar. Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı Adana,
[45] Munne´-Bosch, S., Penuelas, J. 2003. Photo- and Antioxidative Protection, and a Role for Salicylic Acid during Drought and Recovery in Field-grown Phillyrea angustifolia plants. Planta, 217(2003), 758–766. DOI 10.1007/s00425-003-1037-0
[46] Sairam, R.K., Srivastava, G.C., Agarwal, S., Meena, R.C. 2005 Differences in Antioxidant Activity in Response to Salinity Stress in Tolerant and Susceptible Wheat Genotypes, Biol. Plant., 49 (2005), 85-91.
[47] Sarma RK, Saikia R. 2014. Alleviation of Drought Stress in Mung Bean by Strain Pseudomonas aerugi-nosa GGRJ21. Plant Soil, 377(2014), 111–126.
[48] Dolferus, R. 2014. To grow or not to grow: A stressful decision for plants. Plant Sciences, 2229: 247-261.
[49] Osakabe, Y., Osakabe, K., Shinozaki, K., Tran, L.P. 2014. Response of Plants to Water Stress. Frontiers in Plant Science, 5 (2014), 86.
[50] Scandalios, J.G. 1997. Oxidative Stress and Molecular Biology of Antioxidant Defenses. Cold Spring Laboratory Pres, Cold Spring Harbor, NY, USA, pp 343–406.
[51] Sankar, B., Jaleel, C. A., Manivannan, P., Kishorekumar, A., Somasundaram, R., Panneerselvam, R. 2007. Effect of Paclobutrazol on Water Stress Amelioration Through Antioxidants and Free Radical Scavenging Enzymes in Arachis hypogaea L. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 60(2007), 229-235.
[52] Wang, S. Y. 1999. Methyl Jasmonate Reduces Water Stress in Strawberry. Journal of Plant Growth Regulation, 18(1999), 127-134.
[53] Garg, B.K. 2003. Nutrient Uptake and Management under Drought: Nutrient-Moisture Interaction, Current Agriculture, 27 (2003), 1-8.
[54] McWilliams, D. 2003. Drought Strategies for Cotton, Cooperative Extension Service Circular 582, College of Agriculture and Home Economics, New Mexico State University, USA.
[55]Grossman, A., Takahashi, H. 2001. Macronutrient Utilization by Photosynthetic Eukaryotes and the Fabric of Interactions, Annual Review of Plant Physiology, 52 (2001), 163-210.

APA	KILIÇASLAN S, YİLDİRİM E, EKİNCİ M, KUL EYİCE R (2020). Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. , 264 - 273.
Chicago	KILIÇASLAN Sima CAŞKA,YİLDİRİM Ertan,EKİNCİ Melek,KUL EYİCE Raziye Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. (2020): 264 - 273.
MLA	KILIÇASLAN Sima CAŞKA,YİLDİRİM Ertan,EKİNCİ Melek,KUL EYİCE Raziye Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. , 2020, ss.264 - 273.
AMA	KILIÇASLAN S,YİLDİRİM E,EKİNCİ M,KUL EYİCE R Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. . 2020; 264 - 273.
Vancouver	KILIÇASLAN S,YİLDİRİM E,EKİNCİ M,KUL EYİCE R Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. . 2020; 264 - 273.
IEEE	KILIÇASLAN S,YİLDİRİM E,EKİNCİ M,KUL EYİCE R "Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi." , ss.264 - 273, 2020.
ISNAD	KILIÇASLAN, Sima CAŞKA vd. "Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi". (2020), 264-273.

APA	KILIÇASLAN S, YİLDİRİM E, EKİNCİ M, KUL EYİCE R (2020). Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 36(2), 264 - 273.
Chicago	KILIÇASLAN Sima CAŞKA,YİLDİRİM Ertan,EKİNCİ Melek,KUL EYİCE Raziye Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 36, no.2 (2020): 264 - 273.
MLA	KILIÇASLAN Sima CAŞKA,YİLDİRİM Ertan,EKİNCİ Melek,KUL EYİCE Raziye Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.36, no.2, 2020, ss.264 - 273.
AMA	KILIÇASLAN S,YİLDİRİM E,EKİNCİ M,KUL EYİCE R Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2020; 36(2): 264 - 273.
Vancouver	KILIÇASLAN S,YİLDİRİM E,EKİNCİ M,KUL EYİCE R Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2020; 36(2): 264 - 273.
IEEE	KILIÇASLAN S,YİLDİRİM E,EKİNCİ M,KUL EYİCE R "Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi." Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 36, ss.264 - 273, 2020.
ISNAD	KILIÇASLAN, Sima CAŞKA vd. "Kuraklık Stresinin Fasulyede Bitki Gelişimi, Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikler Üzerine Etkisi". Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 36/2 (2020), 264-273.