Bazı dallı darı (Panicum virgatum l.) genotiplerinin ekotip ve çekirdek DNA miktarına bağlı karakterizasyonları ile bu özelliklerin erken fenolojik dönem yem kalitesi ve biyoenerji verimliliğine etkileri
The reflection of nuclear DNA content and ecotypic differentiation of swi̇tchgrass (Pani̇cum vi̇rgatum l.) genotypes on bi̇oenergy producti̇vi̇ty and forage quali̇ty at early phenologi̇cal stages
Yazar: GÜLEM BAZ
Danışman: PROF. DR. NAFİZ ÇELİKTAŞ
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışma; farklı dallı darı (Panicum virgatum L.) genotiplerinin erken fenolojik dönem yem kalitesini ortaya koymak, yem ve biyoenerji kalite parametrelerinin dallı darı çekirdek DNA içerikleri ile ekotipik farklılıktan etkilenme derecelerini belirlemek amacıyla yürütülmüştür.
Dallı darı genotipleri, çekirdek DNA içerikleri 2.5-3.5 pg/2C DNA ve 5.5-6.5 pg/2C olan 2 grup altında kümelenmişlerdir. 2.93 pg/2C ortalama çekirdek DNA'ya sahip genotipler, yayla ve/veya ova tiplerden oluşan tetraploid (2n=4x=36) grubu, 5.82 pg/2C ortalama çekirdek DNA'ya sahip bireyler ise sadece yayla ekotiplerin oluşturduğu oktoploid (2n=8x=72) grubu oluşturmuşlardır.
Dallı darı genotiplerinin erken çiçek dönemindeki kardeş sayıları 11.0 adet/bitki ile 63.8 adet/bitki arasında değişim göstermiştir. Bu dönemde yapılan hasatlarda yaş biyokütle verimi 387.8 kg da-1 ile 7163.2 kg da-1 arasında değişim gösterirken oktoploid yapılı, yayla tipi bir ticari çeşit olan Trailblazer en yüksek yaş ot verimini üretmiştir. Kuru ot verimleri ise 363.8 kg da-1 - 2488.0 kg da-1 arasında belirlenmiş ve en yüksek verim Alamo çeşidinde saptanmıştır. Erken fenolojik dönem biyokütlesi NDF, ADF ve ADL değerleri genotiplere bağlı olarak sırası ile %49.07-66.96, %18.33-33.63 ve %1.30-8.88 olarak ölçülmüştür. Yüksek sindirilebilirlik değerleri açısından, her ikisi de tetraploid, yayla ekotipler olan BN-11357-63 ve T 2099 genotipleri ön plana çıkmıştır. %6.17-16.38 aralığında belirlenen protein içeriğinin ise pek çok serin iklim buğdaygili ile kıyaslanabilir olduğu, ancak yüksek yem verimine sahip genotiplerin düşük protein içerikli grupta kümelendikleri görülmüştür.
Genotiplerin çekirdek DNA içerikleri ile kardeş sayısı, NDF, ADF ve ADL içerikleri arasında pozitif zayıf bir korelasyon belirlenirken, yem verimi ve protein oranının ise çekirdek DNA içeriği ile negatif yönde ilişkisi saptanmıştır. Ova ekotiplerin yem verimi ve sindirilebilirlikleri yüksek bulunurken, yayla ekotiplerin protein içeriği açısından avantajları belirlenmiştir. Kardeş sayısı ve biyokütle lignin içeriği üzerinde ise ekotipik etki belirlenmemiştir.
Biyokütlenin hemiselüloz, N ve S içerikleri ile çekirdek DNA miktarı arasında pozitif korelasyon belirlenirken, selüloz, lignin, kül, ısıl değer, C ve H parametreleri ile negatif yönde bir ilişkisi saptanmıştır. Biyokütlenin ikinci nesil etanol üretimi ile ilgili lignin, selüloz, hemiselüloz ve kül parametreleri ekotipik farklılıktan etkilenmezken, yanma teknolojileri ile ilgili ısıl değer, C, H, N ve S değerleri ekotipe bağlı önemli değişimler ortaya koymuştur. Ova ekotipler 17.71 Mj kg-1 ısıl değer ile yayla ekotiplerden üstün bulunurken bunun C ve H içeriklerinin de fazlalığından kaynaklandığı görülmüştür. N ve S salımları açısından ise yayla ekotipler ön plana çıkmıştır.

Abstract:
The purpose of this study to determine the forage quality of switchgrass genotypes at early phenological stages and detect the effects of nuclear DNA content and ecotypic variation on forage and bioenergy quality.
The switchgrass genotypes aggregated within two cluster according to their nuclear DNA content, which consisted of 2.5-3.5 pg/2C DNA and 5.5-6.5 pg/2C respectively. The first cluster covered both lowland and upland tetraploid (2n=4x=36) ecotypes with an average 2.93 pg/2C nuclear DNA while the second consisted of the only octoploid (2n=8x=72) upland ones with 5.82 pg/2C average nuclear DNA.
The stem number of switchgrass genotypes at early blooming stage varied between 11-63.8 stem per plant. Green herbage production from the harvest at this stage determined as 387.8 kg da-1 - 7163.2 kg da-1 depending on the genotypes. The variety Trailblazer that is oktoploid upland genotype produced the highest forage yield. Alamo was fixed as the superior variety in view of dry forage yield, which varied between 363.8 kg da-1 - 2488.0 kg da-1. Lignocellulosic structural components that are NDF, ADF and ADL exposed as 49.07-66.96%, 18.33-33.63% and 1.30-8.88%, respectively. The tetraploid upland genotypes, BN-11357-63 and T-2099 come in to prominence in terms of higher forage digestibility rates. Crude protein content determined in the range of 6.17-16.38% is comparable to many cool season grasses. However, the genotypes with high biomass are clustered as low protein contents. While the forage yield and CP% were negatively correlated with nDNA content, a positive correlation was detected with NDF%, ADF% and ADL%. Lowland ecotypes have higher forage yield and digestibility, while the uplands have advantages in terms of CP%. Any ecotypic effect was detected on stem number and also lignin content of the switchgrass forage. A positive correlation was determined between hemicellulose, nitrogen and sulfur content of the biomass harvested for bioenergy purposes with nDNA while cellulose, lignin, ash, heating value, carbon and hydrogen were found to be negatively correlated. While the heating value, C, H, N and S content related to biomass combustion technologies revealed significant changes due to ecotype, lignin, cellulose, hemicellulose and ash parameters related to second-generation bioethanol production are not affected by ecotypic variation. The heating value of the lowland ecotypes were higher than the uplands with 17.71 Mj kg-1 mean value, whereas C and H contents were determined to be caused by the excess. Combustion of biomass resulted in higher N and S emissions in upland ecotypes.