Ekmeklik buğdayda (Triticum aestivum L.) kurağa dayanıklılıkla ilişkili morfolojik ve fizyolojik özelliklerin saptanması üzerine araştırmalar
Researches on determination of morphological and physiological traits associated with drought resistance in bread wheat (Triticum aestivum L.)
Yazar: ALPAY BALKAN
Danışman: PROF. DR. TEMEL GENÇTAN
Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Ekmeklik buğday = Bread wheat ; Fizyolojik özellikler = Physiological properties ; Kuraklık = Drought ; Morfolojik özellikler = Morphological properties ; Stres = Stress

Özet:
Bu araştırma, kuraklık stresine yanıtları farklı 8 ekmeklik buğday çeşidi (dayanıklı olarak; Kate A1, Karahan 99, Tosunbey, orta dayanıklı olarak; Golia, hassas olarak; Alpu 2001, Sultan 95, Konya 2002, Eser) ile tarla, saksı ve laboratuar denemeleri şeklinde yürütülmüştür. Çalışmada, ele alınan çeşitlerin çimlenme, fide gelişme ve olgunlaşma dönemlerinde kuraklık stresine yanıtlarının belirlenmesi ve buğdayda kurağa dayanıklılık ıslahı çalışmalarında kullanılabilecek morfolojik ve fizyolojik seleksiyon parametrelerinin saptanması amaçlanmıştır.2007-2008 ve 2008-2009 yetiştirme dönemlerinde yürütülen tarla denemelerinde, çeşitlerin başaklanmasından 14 gün sonra bitkilere kimyasal desikant (% 4'lük potasyum klorat) uygulanarak fotosentez ürünlerinin taşınımı (translokasyon) belirlenmiştir. 2008-2009 yetiştirme döneminde, tarla kapasitesi üzerinden yaratılan 4 farklı kuraklık stresi (% 100, % 75, % 50, % 25) altında yürütülen saksı denemesinde, kuraklık stresinin çeşitlerin fide gelişme, başaklanma ve olgunlaşma dönemlerindeki morfolojik ve fizyolojik özelliklerine etkisi incelenmiştir. 2009-2010 yetiştirme döneminde, polietilen glikol ile oluşturulan 4 farklı osmotik basınç çözeltisinde (0 MPa., -0.5 MPa., -1.0 MPa., -1.5 MPa.) yürütülen laboratuar denemesinde, kuraklık stresinin çeşitlerin çimlenme-erken fide gelişme dönemindeki morfolojik ve fizyolojik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır.Tarla, saksı ve laboratuar denemeleri birlikte değerlendirildiğinde, Kate A1, Karahan 99 ve Tosunbey çeşitlerinin kuraklık stresine yanıtlarının diğer çeşitlerden daha iyi olduğu; Sultan 95 ve Eser çeşitlerinin ise kurağa en hassas çeşitler olduğu belirlenmiştir.Ekmeklik buğdayda çimlenme-fide gelişme döneminde, çimlenme oranının, çim kını uzunluğunun, kök uzunluğunun, fide boyunun, kök kuru ağırlığının, toprak üstü yaş ve kuru ağırlığının, yaprak alanının, klorofil içeriğinin, yaprak su kayıp oranının, stoma sayısı, eni ve boyunun; başaklanma döneminde, başaklanma gün sayısının, yeşil yaprak sayısının, bayrak yaprak açının, bayrak yaprak klorofil içeriğinin, mumsuluğun, yaprak su kayıp oranının, oransal nem içeriğinin, stoma eni ve boyunun, translokasyon miktarı ve oranının; olgunlaşma döneminde ise, olgunlaşma gün sayısının, tane veriminin, başakta tane sayısının, başakta tane ağırlığının, bin tane ağırlığının, hasat indeksinin, kök uzunluğunun ve kök kuru ağırlığının kurağa dayanıklılık yönünden etkili morfolojik ve fizyolojik parametreler olduğu saptanmıştır. Ayrıca, buğdayda kurağa dayanıklılık ıslahı çalışmalarında, çimlenme-erken fide gelişme döneminde polietilen glikol gibi kimyasallarla yaratılan osmotik basınç uygulamalarının; başaklanmadan sonraki dönemde ise, potasyum klorat gibi kimyasal desikant uygulamalarının özellikle erken generasyonlarda genotiplerin kurağa dayanıklılıklarını test etmede hızlı ve etkili yöntemler olabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
This research was carried out as the experiments of field, pot and laboratory using 8 bread wheat cultivars with different response to drought (Kate A1, Karahan 99, Tosunbey as resistant cultivars; Golia as moderate-resistance cultivar; Alpu 2001, Sultan 95, Konya 2002, Eser as sensitive cultivars). The aim of study was to obtain the cultivar?s response to drought stress at germination, seedling growth and maturing stages, and to determine the morphological and physiological selection parameters for the studies of drought resistance breeding in wheat.In field experiments conducted in 2007-2008 and 2008-2009 growing seasons, was applied chemical desiccant (4 % potassium chlorate) to plants on 14th day after heading of cultivars for determination of accumulation of photosynthesis products to grains (translocation). The pot experiment was conducted under the 4 different drought stress created through field capacity (100 %, 75 %, 50 %, 25 %) to investigate the effect of drought stress on morphological and physiological traits of cultivars at seedling growth, heading and maturing stages in 2008-2009 growing season. The laboratory experiment was set up under the 4 different osmotic pressure solutions (0 MPa., -0.5 MPa., -1.0 MPa., -1.5 MPa.) having polyethylene glycol for study of the effect of drought stress on morphological and physiological traits of cultivars at germination-early seedling growth stage in 2009-2010 growing season.The simultaneous assessments of results of field, pot and laboratory experiments showed that responses of Kate A1, Karahan 99 and Tosunbey cultivars to drought stress were better than the other cultivars, and Sultan 95 and Eser were the most sensitive cultivars to drought stress.The morphological and physiological traits such as germination rate, coleoptiles length, root length, seedling height, root dry weight, shoot fresh and dry weight, leaf area, chlorophyll content, leaf water loss rate, number of stomata, width and length of stomata for germination-seedling growth stage; number of days to heading, number of green leaf, flag leaf angle, chlorophyll content of flag leaf, waxiness, leaf water loss rate, relative water content, width and length of stomata, amount and rate of translocation for heading stage, and number of days to maturing, grain yield, number of grain per spike, weight of grain per spike, thousand grain weight, harvest index, root length and root dry weight for maturing stage, were found as effective selection parameters in bread wheat drought resistance breeding. In addition to this, it was concluded that technique of osmotic pressure solution created by chemicals such as polyethylene glycol at germination-early seedling growth stage and applications of chemical desiccant such as potassium chlorate after heading stage can be used for rapid and effective testing in early generations of drought resistance breeding of wheat.