Dışarıdan yapılan melatonin uygulamaları ile biberde çimlenme sırasında üşüme stresine karşı toleransın arttırılması
Enhancing chilling stress tolerance in pepper during seed 
germination by melatonin applications
Yazar: AYGÜL KARACA
Danışman: PROF. DR. AHMET KORKMAZ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Dünya üzerinde kullanılabilir alanlardan etkili olan stres faktörleri sıralandığında en büyük paya sahip olan üşüme stresi, biberde (Capsicum annuum L.) başta tohum çimlenmesi ve fide çıkışı olmak üzere büyümeyi ve verimi olumsuz etkilemektedir. Bu araştırmanın amacı farklı konsantrasyonlarda dışarıdan yapılan melatonin uygulamaları ile biberde çimlenme sırasında üşüme stresine karşı toleransın arttırmak ve bunun yanı sıra üşüme stresine karşı toleransın kazanılmasında fizyolojik mekanizmaları araştırarak temel bilimsel bilgi üretmektir.
Araştırmada Kahramanmaraş Tarımsal Araştırma Enstitüsü?nde ıslah edilen, kırmızı pul ve toz biber üretimi amacıyla yaygın olarak yetiştirilen ?Sena? biber (Capsicum annuum L.) çeşidinin tohumları kullanılmıştır. Biber tohumları değişik abiyotik stres şartlarına karşı bitkilerin toleransını arttırdığı bilinen ve bir bitki büyüme düzenleyicisi adayı olan melatoninin farklı konsantrasyonları (kuru tohum, 0, 1, 5, 10 ve 25 µM) ile muamele edilmişler ve sonrasında optimum (25 oC) ve üşüme stresi (15 oC) koşullarında çimlenme ve fide çıkış testlerine tabi tutulmuşlardır. Fide çıkış testi sonrasında melatonin uygulamaların etkilerini belirlemek amacıyla yeni çimlenmiş fideler üzerinde melatonin tayini, klorofil, hidrojen peroksit (H2O2) ve malondialdehid (MDA) analizleri ile, süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve peroksidaz (POX) enzimlerinin aktiviteleri, yaş ve kuru fide sürgün ağırlığı gibi ölçüm ve analizler yapılmıştır. Elde edilen veriler varyans analizine (ANOVA) tabi tutulmuş ve uygulamalar arasındaki farklılıkların belirlenmesinde LSD testi kullanılmıştır.
Bu araştırma sonucunda yapılan melatonin uygulamalarının üşüme stresi koşullarında melatonin uygulanmamış tohumlarla kıyaslandığında tohum çimlenmesi ve fide çıkışını önemli seviyede arttırdığı ve bu olumlu etkinin melatonin uygulamalarının neden olduğu antioksidan enzimlerin aktivitelerinde gözlemlenen artışlardan kaynaklandığı ortaya konmuştur. Uygulanan melatonin konsantrasyonları dikkate alındığında en etkili konsantrasyon olarak 1 µM belirlenmiştir çünkü en yüksek fide çıkışı 1 µM melatonin ile muamele edilmiş tohumlardan elde edilmiştir. Tüm bu sonuçlar bitkiler için bitki büyüme düzenleyicisi adayı olan melatonin biberde çimlenme aşamasında üşüme stresine karşı toleransı arttırmada kullanılabileceği ortaya çıkarmıştır.
Anahtar Kelimeler: Biber, melatonin, tohum çimlenmesi, stres toleransı, üşüme stresi

Abstract:
Chilling is one of the most limiting factors adversely affecting crop production all around the world. It also takes a heavy toll on pepper production influencing negatively seed germination, seedling emergence and plant growth thereby diminishing the yield. The purpose of this research was the test the possibility that the application of melatonin, which is known to improve crop plant?s tolerance to various abiotic stress factors, would enhance pepper seed germination and seedling emergence under chilling temperatures. Our specific objectives were 1) to determine the optimum melatonin concentration that would provide the best production against chilling stress, 2) to investigate physiological mechanisms by which MEL application improves tolerance to chilling stress.
Seeds of ?Sena? red pepper (Capsicum annuum L.), all from the same seed lot, were obtained from Agricultural Research Institute. Kahramanmaraş, Turkey. In order to enhance tolerance to chilling temperatures, pepper seeds were treated with varying concentrations of melatonin (dry seeds, 0, 1, 5, 10 and 25 µM) after which they were subjected to germination and seedling emergence tests at optimum (25 oC) and chilling (15 oC) temperatures. Melatonin, chlorophyll, MDA and H2O2 contents along with the activities of antioxidant enzymes (superoxide dismutase, catalase, and peroxidase) were determined on newly-emerged seedlings in order to ascertain the efficacy of melatonin treatments. Data were subjected to analysis of variance (ANOVA) and mean separation was performed by Fisher?s least significant difference (LSD) test if F test was significant at p= 0.05.
The results of this research indicated that pre-sowing seed treatment with melatonin could enhance germination and emergence performance of pepper seeds under chilling stress conditions and of the melatonin concentrations tested, treating the seeds with 1 µM of melatonin was the most effective concentration since it gave the highest germination and emergence percentages under chilling conditions. Therefore, melatonin which is considered as an endogenous plant growth regulator candidate could be used effectively in enhancing seed germination and seedling emergence performance of pepper under chilling stress conditions.
Key Words: Pepper, melatonin, seed germination, stress tolerance, chilling stress