Marmara bölgesinde buğday tarlalarında bulunan Sinapis arvensis l. (yabani hardal)'ın sulfonylüre grubu herbisitlere karşı oluşturduğu dayanıklılık üzerinde araştırmalar
Researches on sulfonylurea herbicide resistance in wild mustard Sinapis arvensis l. in wheat fields in the marmara region of Turkey
Yazar: MUHAMET TOPUZ
Danışman: DR. AUTAR MATTOO ; PROF.DR. YILDIZ NEMLİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Buğday = Wheat ; Yabancı otlar = Weeds ; Çimlenme = Germination

Özet:
Bugday Marmara Bölgesinin önemli bir kültür bitkisidir.Bugdayın yabancı otları arasında yabani hardalda önemli veyaygındır.Bugday alanlarında yabani hardal kontrolünde agırlıklı olarak2.4-D ve sulfonylüre etkili maddeli herbisitleri ile kimyasal mücadeleyapılmaktadır.Yogun olarak kullanılan sulfonylüre herbisitlerlerine karsıkısa zamanda dayanıklılık gelistigi bilinmektedir.Marmara bölgesindebugday monokültür ve yine sulfonylüre herbisitleri kullanımı olan sebzeve ayçicegi ile münavebeli olarak yetistirilmektedir.Bu çalısma ile Marmara Bölgesinde yabani hardalınchlorsulfuron'a karsı dayanıklık kazandigı belirlenmis ve bu daülkemizde ALS inhibitörü herbisitlerde, genis yapraklı yabancı otlarakarsı meydana gelen ilk dayanıklılık olayı olarak kaydedilmistir.Chlorsulfuron'a dayanıklı popülasyonlar yine sulfonylüre grubuherbisitlerden metsulfuron-methyl,imazamethabenz-methyl vetrifensulfuron'a karsı çapraz dayanıklılık ve 2,4-D ve atrazin'e karsıçoklu dayanıklık yönünden test edilmislerdir. Chlorsulfuron'a dayanıklıKNF3,KNF4 ve MRS6 popülasyonları trifensufuron'a karsı çaprazdayanıklı bulunurken diger uygulanan tüm herbisitlere karsı duyarlıbulunmuslardır. Hububat alanlarında chlorsulfuron'a dayanıklı yabanihardal popülasyonlarının mücadelesinde basta 2,4-D olmaküzere,imazamethabenz-methyl ve metsulfuron-methyl'in iyi bir alternatifolabilecekleri görülmüstür.Çiftçi kosullarında mücadeleyi yönlendirmede yardımcıolabilecegi düsüncesi ile yabani hardalın dayanıklı ve duyarlıpopülayonları çimlenme ve gelisme yönünden kıyaslanmıslardır.Sera,laboratuvar ve büyüme çemberinde farklı sıcaklıklarda yürütülençalısmalarda dayanıklı popülasyon tohumlarının daha yüksek oranlardaçimlendigi görülmüstür.Dayanıklılıgın mekanizmasını incelemek amacıyla molekülerdüzeyde de çalısılmıstır.Protein çalısmaları ile proteom düzeyindedayanıklı ve duyarlı popülasyonların tohum,yaprak ve rozet gibidönemlerinden elde edilen total,membran ve soluble protein bantlarıkıyaslanmıstır.Dayanıklı ve duyarlı popülasyonlar arası tohumdöneminde membran proteinler yönünden belirgin farklılıklar oldugubelirlenmistir.DNA düzeyinde yürütülen çalısmalar dayanıklı ve duyarlıyabani hardal ALS geni kısmı dizi analizi olarak gerçeklesmis vedayanıklılıga neden olan nokta mutasyonlarını belirlemek amaçlanmıstır.Çalısmalar sonucu yabani hardalda dayanıklılık,dayanıklıpopülasyonlarda pro197 ve trp 574 nokta mutasyonları sonucu aminoasitdegisimi sonucu meydana gelirken,çalısılan popülasyonlarda bunoktalarda herhangi bir mutasyon meydana gelmedigi görülmüstür.Enzim düzeyinde yürütülen enzim aktivite çalısmaları chlorsulfuron'adayanıklı popülasyonlarda enzim inhibisyonu olmadıgını ve dayanıklılıknedeninin herbisitten etkilenmeyen ALS enzimi oldugu anlasılmıstır.Sonuç olarak ALS geninin tam dizi analizi ile nokta mutasyon veyamutasyonların meydana gelme noktasının belirlenebilecegibelirtilmistir.Anahtar sözcükler:Sinapis arvensis, ALS/AHAS,herbisit dayanıklılıgı,chlorsulfuron, imazamethabenz-methyl,metsulfuronmethyl,trifensulfuron,atrazin,2,4-D,sera,tohum,çimlenme,hormon,DNA,protein,RNA, ekstraksiyon.

Abstract:
Wheat is an important crop for Marmara Region of Turkey. Inwheat fields besides other weeds,wild mustard is also frequent andimportant. In wheat growing areas wild mustard is controled chemicallymainly by 2.4-D and sulfonylurea herbicides. It is well known that heavyusage of sulfonylurea herbicides causes herbicide resistance. In MarmaraRegion wheat is grown as a monoculture or in rotation with vegetablesand sunflower where sulfonylurea usage is also common.With this study it was determined that wild mustard developedresistance to sulfonylurea herbicide chlorsulfuron and this is the firstreport in Turkey of a broad-leaved weed species,resistant to ALSinhibitor,resulting from the use of sulfonylureas.Chlorsulfuron resistantwild mustard populations were tested with some other sulfonylureaherbicides such as imazamethabenz-methyl,metsulfuron-methyl, andtrifensulfuron, for cross-resistance and atrazin and 2,4-D for multipleresistance. Chlorsulfuron resistant populations such as KNF3,KNF4 andMRS6 were found cross-resistant to trifensulfuron,while they weresusceptible to all other applied herbicides. In the management ofchlorsulfuron resistant wild mustard in wheat areas it was concluded that,herbicides such as 2,4-D, imazamethabenz-methyl, and metsulfuron-methyl can be recommended as a chemical control alternatives.Herbicide resistant and susceptible wild mustard populations werecompared for germination and fittness patterns with aim to obtainIIinformation related to the management of resistance in farmersconditions.Greenhouse,laboratory and temperature controled growthchamber studies showed that resistant populations are germinating inhigh rations compared to susceptible ones.Molecular studies were conducted with aim to determine themolecular basis of the mechanism of resistance.With protein studiestotal,membrane and soluble proteins extracted from seed,leaf androsette stages of wild mustard resistant and susceptible populationswere compared on proteom level. A significant difference between seedmembrane proteins of wild mustard resistant and susceptible populatıonswere found.DNA studies were conducted as partial ALS gene sequence ofwild mustard resistant and susceptible populations with aim to find thepoints of mutations being due to protein change and resistance.Themultiple allighment of sequenced ALS of resistant and susceptible wildmustard showed that there are point mutations but not in pro197 and trp574 which are normally points where mutations results in amino asitchanges.Enzyme assays showed that in chlorsulfuron resistant populationsthe ALS enzyme was not inhibited and that altered target site is thereason for wild mustard resistance. t was concluded that with full ALSgene sequence the mutation or mutatıons points can be found.Key words:Sinapis arvensis,ALS/AHAS,herbicide resistance,chlorsulfuron,imazamethabenz-methyl,metsulfuron-methyl,trifensulfuron,atrazin,2,4-D,greenhouse,seed,germination,hormon,DNA,protein,RNA, extraction.