Fasulye türlerinin (Phaseolus ssp.) yüksek sıcaklık stresinde biyokimyasal tepkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of biochemical responses of bean species (Phaseolus ssp.) to high temperature stress
Yazar: THIERRY MICHEL TENE
Danışman: Prof. Dr. CENGİZ TOKER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı / Tarla Bitkileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Abiyotik stres = Abiotic stress ; Phaseolus vulgaris = Phaseolus vulgaris ; Sıcaklık stresi = Temperature stress ; Termal gerilme = Thermal stress ; İklim değişikliği = Climate change

Özet:
İklim değişikliğinin neden olduğu yüksek sıcaklık (ısı) stresi, bitkilerde çimlenmeden olgunluğa kadar hayati fizyolojik ve biyokimyasal süreçler üzerine derin etkilere sahiptir. Fasulye türlerinde (Phaseolus spp.) ısıyla ilişkili özellikler, iklim değişikliğinin neden olduğu ısı stresi oluşumu ve beklenen ısı artışı nedeniyle çok önemlidir. Fasulye (P. vulgaris L.), Aztek fasulyesi (P. acutifolius L.), Ateş fasulyesi (P. coccineus A. Gray), yıllık fasulye (P. dumosus Macfady) ve Lima fasulyesi (P. lunatus L.) dahil toplam 196 fasulye genotipi, orta dereceli ısı stresi (tarla) ve aşırı ısı stresi (cam sera) koşulları altında tarımsal-morfolojik özellikler açısından değerlendirilmiştir. Tarlada ve serada iki yıllık bir seleksiyona göre, P. vulgaris, P. acutifolius, P. coccineus, P. lunatus türlerinden sekiz ısı stresine tolerant ve iki ısıya duyarlı genotip (P. vulgaris), absisik asit (ABA), jasmonik asit (JA), salisilik asit (SA), klorofil içerikleri (CC) ve fotosistem II'nin maksimum kuantum verimliliği açısından karşılaştırılmıştır. P. acutifolius (G182), P. lunatus (G192) ve P. coccineus (G192) genotiplerinin çoğu ısıya dayanıklı olarak seçilmesine rağmen, birkaç fasulye genotipi (G50, G43, G116, G138 ve G123) orta ısı stresi ve aşırı ısı stresi koşullarında ısıya dayanıklılık sergilemişlerdir. Biyokütle, Fv/Fm ve CC, ısı stres direnç değerleri üzerinde önemli doğrudan etkilere sahiptir. Isı stresli koşullar altında, ABA, JA ve SA'nın içsel birikimi, ısı stresi olmayan koşullara kıyasla önemli ölçüde daha yüksek seviyededir. Bu, hayatta kalma stratejileri olarak hormonların rollerini göstermiştir. CC ve Fv/Fm stressiz koşullar altında daha yüksek bulunmuştur. Isıya duyarlı genotipler, genellikle daha yüksek JA ve SA birikimi sergilemiştir; bu, ısı stresi ile farklı başa çıkma mekanizmalarını hayata geçirme olarak yorumlanmıştır. Bu bulgular, P. acutifolius gibi ısıya dayanıklı fasulye genotiplerinin kültüre alınmadan önceki evrimsel geçmişleri sırasında edinilen adaptif özelliklerini ortaya koymaktadır.

Abstract:
Heat stress caused by climate change have profound implications from germination to maturity including vital physiological and biochemical processes in plants. Heat associated traits in bean species (Phaseolus spp.) is crucial due to the anticipated rise in heat stress frequency and intensity driven by climate change. A total of 196 bean genotypes comprising common bean (P. vulgaris L.), tepary bean (P. acutifolius L.), scarlet runner bean (P. coccineus A. Gray), year bean (P. dumosus Macfady), and lima bean (P. lunatus L.) were assessed for agro-morphological traits under moderate heat stress (field) and extreme heat stress (glass greenhouse) conditions. According to a two-year selection in field and greenhouse, eight notable heat-tolerant genotypes of P. vulgaris, P. acutifolius, P. coccineus, P. lunatus and two heat-sensitive genotypes (P. vulgaris) were compared for the endogenous accumulations of abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA), salicylic acid (SA), chlorophyll contents (CC), and maximum quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm) under heat-stressed and non-stressed conditions. Although most genotypes of P. acutifolius (G182), P. lunatus (G192), and P. coccineus (G192) were selected as heat-resistant, a few genotypes of common bean  (G50, G43, G116, G138, and G123) exhibited to be heat-tolerant under moderate heat stress and extreme heat stress conditions. Biomass, Fv/Fm and CC had significant direct effects on heat stress resistance scores. Under heat-stressed conditions, the endogenous accumulation of ABA, JA, and SA was significantly higher compared to non-heat-stressed conditions, indicating their role as survival strategies. Conversely, CC and Fv/Fm were higher under non-stressed conditions. Notably, heat-sensitive genotypes generally exhibited higher accumulation of JA and SA than that of heat-tolerant genotypes under non-heat-stressed conditions, suggesting distinctive coping mechanisms. These findings emphasize the adaptive characteristics of heat-tolerant bean genotypes, such as P. acutifolius, acquired during their evolutionary history prior to domestication.