Ispanak (Spinacia oleracea L. Matador) bitkisinde tuzluluk stresine karşı dışsal uygulamaların verim parametreleri ve antioksidan sistem üzerine etkileri
Effects of exogenous applications against salt stress on the yield parameters and antioxidant system in spinach (Spinacia oleracea L. Matador)
Yazar: ÖMER TAŞ
Danışman: PROF. DR. DENİZ EKİNCİ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Abiyotik stres = Abiotic stress ; Antioksidan enzimler = Antioxidant enzymes

Özet:
İklim değişikliği, toprak tuzluluğu da dahil olmak üzere çok sayıda çevresel soruna yol açar. Tuzluluk fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler süreçlere zarar vererek dünya çapında tarımsal üretkenliği en fazla etkileyen ikinci abiyotik faktördür. Bitkilere dışsal olarak uygulanan osmoprotektanlar bitki gelişimine ve antioksidan savunma sistemine katkıda bulunarak abiyotik stresin hafiflemesini sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, saksılarda yetiştirilen ıspanak bitkisinde, altı faklı sulama suyu tuzluluğu ve üç farklı dışsal uygulamanın (askorbik asit, prolin ve salisilik asit) bitkinin farklı kısımlarında, yaş ve kuru ağırlık, klorofil, stoma, karotenoid, yaprak alanı, gövde çapı, mineral içerikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Bunlara ek olarak, katalaz (CAT), askorbat peroksidaz (APX), süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon redüktaz (GR), glutatyon s-transferaz (GST) ve guaiakol peroksidaz (POD) enzim aktivitelerinin yanı sıra malondialdehit (MDA) ve prolin içerikleri değerlendirilmiştir. Sulama suyu tuzluluğu ıspanak bitkisinde verim parametreleri, klorofil, stoma ve mineral içeriklerinde azalışlara neden olurken, yapılan farklı dışsal uygulamalar arasında prolinin, kontrol grubuna kıyasla yaş ağırlık, klorofil ve stoma değerlerini sırasıyla % 9, % 8.5, % 54 oranlarında artırdığı belirlenmiştir. Toprak üstü aksamda APX enzim aktivitesi tuz stresiyle birlikte önemli derecede düşmüşken, prolin uygulanan bitkilerde % 51.5 oranında aktivite artışı sağlanmıştır. Sulama suyu tuzluluğu CAT, GR, GST ve POD enzim aktivitelerinin yükselmesine sebep olurken, prolin uygulaması sonucu aktivitelerdeki artış sırasıyla % 56.9, % 66.47, % 27.3 ve % 32 oranlarında gerçekleşmiştir. Tuz stresi sonucu SOD aktivitesi belirli bir seviyeye kadar artmış, prolin uygulaması enzim aktivitesindeki yükselişe % 24.4 oranında katkı sağlamıştır. Kök dokusunda tuz stresi tüm antioksidan enzim aktivitelerini belirli seviyeye kadar artırmıştır. Yapılan dışsal uygulamalardan prolin; CAT (% 58.8), APX (% 43) ve SOD (% 56.3) enzimlerinde, salisilik asit POD (% 30.4) ve GR (% 67.9) enzimlerinde, askorbik asit ise GST (% 59.6) enziminde önemli düzeyde aktivite artışı sağlamıştır. Artan sulama suyu tuzluluğu toprak üstü aksam ve kök dokusunda MDA içeriğini artırmış, prolin uygulanan bitkilerde ise sırasıyla % 18.81 ve % 31.14 oranında azalmıştır. Tuz stresi sonucu endojen prolin içeriği yükselirken, dışsal prolin uygulaması bu değeri toprak üstü aksamda % 49.2, köklerde ise % 20.5 oranında artırmıştır. Sonuç olarak, ıspanak yetiştirme alanlarında toprak tuzluluğunu kontrol etmek, verim ve kaliteyi artırmak için dışsal osmoprotektanlar ile maksimum 4 dS m-1 sulama suyu tuzluluğu kullanılabilir.

Abstract:
Climate change leads to numerous environmental problems, including soil salinity. Salinity is the second largest abiotic factor affecting agricultural productivity worldwide by impairing physiological, biochemical and molecular processes. Exogeneously applied osmoprotectants contribute to plant development and antioxidant defense system, thereby alleviation of abiotic stress. In this thesis study, the values of fresh and dry weight, chlorophyll, stomata, carotenoids, leaf area, stem diameter and mineral contents in different parts of spinach plants grown in pots were investigated, using six different irrigation water salinities and three different exogenous applications. In addition, catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), superoxide dismutase (SOD), glutathione reductase (GR), glutathione s-transferase (GST) and guaiacol peroxidase (POD) enzyme activities, as well as malondialdehyde (MDA) and proline contents, were evaluated. While irrigation water salinity caused decreases in yield parameters, chlorophyll, stomata and mineral contents in spinach plants; among exogenous applications proline increased fresh weight, chlorophyll and stomata parameters 9 %, 8.5 % and 54 %, respectively. APX enzyme decreased significantly with salinity in the above-ground parts, whereas its activity increased 51.5 % with exogenous proline. CAT, GR, GST and POD enzyme activities increased in parallel with the salt stress, while exogenous proline further increased these activities 56.9 %, 66.47 %, 27.3 % and 32 %, respectively. SOD activity increased to a certain level with increasing irrigation water salinity, and exogenous proline application contributed to the increase in enzyme activity 24.4 %. In root tissues, water salinity induced all of the enzyme activites to a certain level.  Among exogenous applications; proline increased CAT (58.8 %), APX (43 %) and SOD (56.3 %) activites, salicylic acid enhanced POD (30.4 %) and GR (67.9 %) activities, and ascorbic acid increased GST (59.6 %) acitivity. Increasing irrigation water salinity induced the MDA content in the above-ground parts and root tissue, exogenous proline applications decreased these values 18.91 % and 31.14 %, respectively. Endogenous proline content increased with salt stress, and exogenous proline application further increased the proline content 49.2 % and 20.5 %, respectively. Finally, a maximum irrigation water salinity of 4 dS m-1 can be used in spinach growing areas with exogenous osmoprotectants to control soil salinity and improve yield and quality.