Kuraklık stresi uygulanan karpuz (Citrillus lanatus (Thunb.) Mansf.) bitkisine giberellik asit (GA3) hormonu uygulamasının etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of giberalic acid hormone application on watermeon (Citrillus lanatus L.) plant applied to drought stress
Yazar: ÖMER KAYMAZ
Danışman: PROF. DR. FİKRET YAŞAR
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Enzimler = Enzymes ; Gibberellik asit = Gibberellic acid ; Karpuz = Watermelon ; Kuraklık stresi = Drought stress ; Malondialdehit = Malondialdehyde

Özet:
Bitkisel üretimi sınırlandıran ve bitki büyüme, gelişme ve üretkenliğini olumsuz yönde etkileyen kuraklık stresi, gün geçtikçe daha önemli bir hal almaktadır. Bu nedenle kuraklık stresinin olumsuz etkilerini gidermeye yönelik çalışmalar yapılmakta olup ekzogen madde uygulamaları da bunlardan biridir.  Bu çalışma kuraklık stresi koşullarında gibberellik asit uygulamalarının karpuz bitkilerinde büyüme, besin elementi alımı ve fizyolojik değişimleri üzerine olan etkileri belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Denemede Crimson Sweet karpuz çeşidi (Standart) ile Diyarbakır karpuz genotipi (yerel üreticilerden temin edilmiş) kullanılmıştır. Deneme tesadüf parselleri deneme desenine göre iklim odasında, 25 0C sıcaklık, %65 oransal nem ve 600 µmol m-2 s-1 ışık yoğunluğunda 16 saat aydınlık, 8 saat karanlık koşullarında yürütülmüştür. Kuraklık stresi uygulaması için besin çözeltisine %5 polietilen glikol 6000 (PEG 6000) eklenmiştir ve 4 farklı dozda gibberellik asit (GA3) hormon uygulaması yapılmıştır. Çalışmada uygulama yapılması akabinde 4. gün ve 8. gün olmak üzere iki kez kantitatif örnekler alınmıştır. Kök, gövde ve yaprak ağırlıkları (g), gövde uzunluğu (cm) ve çapı (mm), boğum arası uzunluğu (mm), yaprak sayısı, 1-5 kuraklık stresi skala özellikleri incelenmiştir. Ayrıca makro ve mikro (K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Cu2+ ve Zn2+) besin elementi içerikleri, SOD, CAT ve APX enzim aktiviteleri MDA içerikler, klorofil okuma değerleri (SPAD), hormonal seviyelerin (GA3, IAA, ABA ve Zea) bitkilerin stres faktörlerine metabolik tepkileri araştırılmıştır.
Crimson Sweet karpuz çeşidi ve Diyarbakır karpuz genotipinin kuraklık stresine verdiği tepkiler farklılık göstermiştir. GA3 hormonunun etkileri bitki organlarına ve uygulama süresine göre değişiklik göstermiştir. Çalışmada bitki büyüme parametreleri bakımından en yüksek değerler kontrol uygulamalarından elde edilmiştir. Kuraklık stresi süresine bağlı olarak 12.5 ppm GA3 uygulamasında MDA artmasına paralel olarak SOD, CAT ve APX enzim aktivitelerinde artış meydana gelmiştir. Ca2+, K+ ve Mg2+ iyonlarının alımında artış, bazı mikro besin elementlerinin alım oranlarında azalma ve bazılarında ise artış gözlemlenmiştir. Kuraklık koşullarında ABA konsantrasyonu artmıştır. Buna karşın hormonal konsantrasyonlarda dinamik dengenin korunmasıyla IAA, GA3 ve zeatin hormonları konsantrasyonlarında da artış olmuştur. 
Araştırma sonuçları genel olarak değerlendirildiğinde farklı GA3 uygulamalarının karpuz bitkilerinin 4. gün örneklerinde uygulama zamanının kısa olmasından dolayı hormon konsantrasyonlarında tutarlılık olmadığı kanısına varılmıştır. 8 gün örneklerinde ise 12.5 ppm GA3 dozu metabolik dengeyi sağladığı ve büyümeyi teşvik ettiği böylece kuraklık stresinin olumsuz etkisini hafiflettiği ve savunma mekanizmalarına olumlu yönde etkisinin olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
Drought stress, which limits crop production and negatively affects plant growth, development and productivity, is becoming increasingly important as a result of climate changes promoted by global warming. For this reason, studies are being carried out to eliminate the negative effects of drought stress, and exogenous substance applications are one of them. This study was conducted to determine the effects of gibberellic acid applications on growth, nutrient uptake and physiological changes in watermelon plants under drought stress conditions. Two different watermelon genotypes were used in the experiment: Crimson Sweet watermelon variety (Standard) and Diyarbakır watermelon genotype (obtained from local producers). The experiment was carried out according to the randomized plot design in a climate chamber under 16 hours of light and 8 hours of darkness at 25 0C temperature, 65% relative humidity and 600 µmol m-2 s-1 light intensity. For drought stress application, 5% polyethylene glycol 6000 (PEG 6000) was added to the nutrient solution and 4 different doses of gibberellic acid (GA3) hormone were applied. Following the application in the study, quantitative samples were taken twice, on the 4th day and the 8th day. Root, stem and leaf weights (g), stem length (cm) and diameter (mm), internode length (mm), number of leaves, 1-5 drought stress scale characteristics were examined. In addition, macro and micronutrient contents (K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Cu2+ and Zn2+), SOD, CAT and APX enzyme activities, MDA contents, chlorophyll reading values, hormonal levels (GA3, IAA, ABA and Zea) and metabolic responses of plants to stress factors were investigated.
Responses of Crimson Sweet watermelon variety and Diyarbakır watermelon genotype to drought stress differed. The effects of GA3 hormone varied according to plant organs and application time. In the study, the highest values in terms of plant growth parameters were obtained from control applications. Depending on the duration of drought stress, an increase in SOD, CAT and APX enzyme activities occurred in parallel with the increase in MDA in 12.5 ppm GA3 application. An increase in the intake of Ca2+, K+ and Mg2+ ions, a decrease in the intake rates of some micronutrients and an increase in some were observed. ABA concentration increased under drought conditions. On the other hand, by maintaining the dynamic balance in hormonal concentrations, there was an increase in the concentrations of IAA, GA3 and zeatin hormones.
When the research results were evaluated in general, it was concluded that there was no consistency in the hormone concentrations of different GA3 applications in the 4th day samples of watermelon plants due to the short application time. In 8-day samples, it is thought that a dose of 12.5 ppm GA3 ensures metabolic balance and promotes growth, thus alleviating the negative effects of drought stress and having a positive effect on defense mechanisms.