Farklı büyüme dönemleri kuraklığında arpa genotiplerinin verim, morfolojik, fenolojik ve fizyolojik özellikleri yönüyle test edilmesi
Testing barley genotypes for yield, morphological, phenological and physiological characteristics under drought of different growth periods
Yazar: İBRAHİM KARA
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN SOYLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı / Tahıllar ve Tane Baklagiller Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışma, kontrollü tarla koşullarında, arpanın farklı bitki gelişim dönemlerinde uygulanan kuraklığın etkisi ile verim, morfolojik, fenolojik ve fizyolojik özelliklerinin incelenerek, farklı dönemlerde kuraklığın etkilerini ve bu dönemlerde kullanılabilecek seleksiyon kriterlerini belirlemek amacıyla yapılmıştır. Çalışma 2020-2021 ve 2021-2022 yetiştirme dönemlerinde Konya Bahri Dağdaş Uluslararası Tarımsal Araştırma Enstitüsü Kuraklık Test Merkezi yağmur korunaklarında 20 arpa (13 çeşit, 7 hat) genotipi kullanılarak, tesadüf bloklarında bölünmüş parseller deneme deseninde, üç tekerrürlü yürütülmüştür.  
Çalışmada arpa genotiplerinin farklı gelişim dönemlerinde kuraklığa tepkileri 4 uygulamada (U1: Sapa kalkma başlangıcı-başaklanma başlangıcı dönemi kuraklığı, U2: başaklanma başlangıcı-tane doldurma dönemi kuraklığı, U3: uzun yıllar ortalamasını temsil eden genel kuraklık ve U4: tam sulu koşullar), tane verimi ile birlikte 7 verim unsuru, 9 morfolojik, 5 fenolojik, 4 fizyolojik ve 4 kalite parametresi ile incelenmiştir.
Çalışma sonucunda tane verimi genel ortalaması 508.5 kg/da olarak belirlenmiş olup, bu değer birinci yılda 435.8 kg/da, ikinci yılda 581.2 kg/da olarak gerçekleşmiştir. Uygulamalar arasında en yüksek tane verimi U4'te (771.6 kg/da) görülürken bunu sırasıyla U3 (600.5 kg/da), U2 (413.9 kg/da) ve U1 (248.0 kg/da) takip etmiştir. Tane verimi yönüyle uygulamalar arasında kuraklığa en yüksek tepki %67.9 verim kaybı ile U1 uygulamasında görülürken, bunu sırasıyla %46.4 ile U2 ve %22.2 ile U3 uygulamaları takip etmiştir. Genotiplerden Bülbül 89, İnce 04, Baykara, Zeynelağa ve Karatay 94 tüm kuraklık uygulamalarında düşük tane verimi kaybı göstermeleri nedeniyle toleranslı olarak değerlendirilirken Baykara, Hat 4, Hat 7, İnce 04 ve Zeynelağa ise tüm kuraklık uygulamalarında yüksek verim değerleriyle ön plana çıkmışlardır.
Çalışmada sapa kalkma dönemi ile başaklanma başlangıcı dönemi kuraklığı arpa genotiplerinin kurağa en hassas dönem olduğu belirlenmiştir. Sapa kalkma döneminde meydana gelen kuraklıkta metrekarede başak sayısının belirleyici bir parametre olduğu söylenebilir. Ayrıca sapa kalkma dönemi kuraklığında biyolojik verim özelliği, kuraklığa toleransı destekleyen önemli bir seleksiyon parametresi olarak önerilebilir. Morfolojik özellikler bakımından, üst boğum uzunluğu, bitki boyu, bayrak yaprak boyu özellikleri kurağa adaptasyonu destekleyen önemli seleksiyon parametreleri olarak ön plana çıkmıştır. Fenolojik özellikler bakımından, kısa başaklanma ve çiçeklenme süresi ile uzun tane dolum süresi özellikleri, kuraklığı destekleyen önemli fenolojik seleksiyon parametreleri olarak ön plana çıkmıştır. Fizyolojik özellikler bakımından, yaprak nispi su içeriği ve yaprak nispi su kaybı parametreleri kontrollü şartlarda genetik materyalin karakterizasyonunda kullanılabilir. Kurağa adaptasyonu destekleyici sonuçlar veren bitki örtüsü sıcaklığı ve bayrak yaprak klorofil içeriği parametreleri pratik kullanılabilecek parametreler olarak belirlenmiştir.
Kuraklık stresine yüksek adaptasyon kabiliyetine sahip genotipler, kuraklık stresi toleransını artırmak için genetik kaynak olarak kullanılabilir. Bu çalışmada, arpa genotiplerinin farklı dönemde meydana gelen kuraklık stresine verdikleri tepkiler kolay, hızlı ve uygulanabilir tekniklerle derinlemesine incelenmiştir. Kuraklığa karşı gösterilen tepkinin taranması için ıslah prosedürlerini değiştirmek önemli bir adımdır. Bu araştırmada elde edilen sonuçlar, bu çerçevede değerlendirildiğinde ele alınan parametrelerin tamamı genetik materyalin karakterizasyonunda kullanılabilir.

Abstract:
This study was carried out under controlled field conditions to determine the effects of drought on yield, morphological, phenological and physiological characteristics of barley at different plant development stages and to determine the effects of drought at different stages and selection criteria that can be used in these stages. The study was carried out in the rain shelters of Konya Bahri Dagdas International Agricultural Research Institute Drought Test Center in the 2020-2021 and 2021-2022 growing periods, using 20 barley (13 cultivars, 7 breeding lines) genotypes, in a split-plot design in randomized complate block design with three replications.
In the study, the responses of barley genotypes to drought in different growth stages were examined in 4 treatments (U1: Beginning of stem elongation – beginning of heading, U2: Beginning of heading - grain filling period, U3: General drought representing long years average and U4: Fully irrigated conditions), with grain yield, 7 yield components, 9 morphological, 5 phenological, 4 physiological and 4 quality parameters.
As a result of the study, the general average of grain yield was determined as 508.5 kg/da and this value was realized as 435.8 kg/da in the first year and 581.2 kg/da in the second year. The highest grain yield among the treatments was observed in U4 (771.6 kg/da), followed by U3 (600.5 kg/da), U2 (413.9 kg/da) and U1 (248.0 kg/da). In terms of grain yield, the highest response to drought among the treatments was observed in U1 treatment with 67.9% yield loss, followed by U2 and U3 treatments with 46.4% and 22.2%, respectively. Genotypes Bulbul 89, İnce 04, Baykara, Zeynelağa and Karatay 94 were considered tolerant due to their low grain yield loss in all drought applications, while Baykara, Line 4, Line 7, İnce 04 and Zeynelağa stood out with their high yield values in all drought applications.
In the study, it was determined that the barley genotypes were the most sensitive to drought in the drought period of the stem elongation stage and the beginning of the heading. It can be said that the number of spike per square meter is a determining parameter in drought occurring during the stem elongation stage. In addition, biological yield trait can be suggested as an important selection parameter that supports drought tolerance in drought at stem elongation stage. In terms of morphological traits, peduncle length, plant height and flag leaf length were important selection parameters supporting drought adaptation. In terms of phenological traits, short heading and flowering time and long grain filling time were important phenological selection parameters favoring drought adaptation. In terms of physiological traits, leaf relative water content and leaf relative water loss parameters can be used for characterization of genetic material under controlled conditions. The parameters of canopy temperature and flag leaf chlorophyll content were determined as the parameters that can be used practically.
Genotypes with high adaptability to drought stress can be used as genetic resource to increase drought stress tolerance. In this study, the responses of barley genotypes to drought stress occurring at different stages were investigated in depth with easy, rapid and applicable techniques. Modifying breeding procedures to screen the response to drought is an important step. When the results obtained in this study are evaluated in this framework, all of the parameters considered can be used in the characterization of genetic material.