Biyokömür ortamında yetiştirilen yulaf bitkisinin donma toleransının ve mineral alımının değişimi
Changes in freezing tolerance and mineral uptake of oat plants grown in biochar media
Yazar: SEMRA TAŞDEMİR AKÇA
Danışman: PROF. DR. NURDİLEK GÜLMEZOĞLU ; DOÇ. DR. İMREN KUTLU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı / Bitki Besleme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, kontrol (25 ℃) ve donma stresi (-15 ℃) koşullarında yetiştirilen yulaf bitkilerinin mineral element konsantrasyonları, bazı antioksidan enzim aktiviteleri ile fizyolojik ve moleküler parametreleri üzerine biyokömür uygulamalarının etkileri araştırılmıştır. Çalışma, faktöriyel deneme desenine göre üç tekerrürlü olarak kontrollü koşullarda ve saksılarda yürütülmüştür. Hayvansal ve bitkisel kaynaklı biyokömür materyalinden %4 oranında uygulama yapılan bitkiler 3-4 yapraklı döneme kadar kontrol koşullarında yetiştirilmiştir. Yaklaşık 28 gün sonra bitkilerin bir bölümü +4 ℃ sıcaklıkta 24 saat boyunca soğuğa alıştırılmış (aklime edilmiş), bir bölümü soğuğa alıştırılmadan 3, 6 ve 12 saat süreyle donma stresine (-15 ℃) maruz bırakılmıştır. Donma stresi, N, P ve K dahil olmak üzere çeşitli besin maddelerinin alımını azaltmıştır. Yulaf bitkilerinin aklime edilmeleri N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn ve Mn alımını iyileştirmiştir. Donma stresi ile birlikte klorofil içeriğindeki azalışlar biyokömür uygulaması ile daha az düzeyde olurken, biyokömür uygulanan bitkilerin membran dayanıklılık indeksi (MDİ) daha yüksek bulunmuştur. Lipit peroksidasyonu (MDA) ve prolin içeriği ise biyokömür uygulamasında ve aklime edilen bitkilerde istenilen düzeylerde olmuştur. Donma stresiyle ve biyokömür uygulamalarıyla birlikte enzim aktivitelerindeki (SOD, CAT, GR, APX) artışın, donma stresini bertaraf edecek düzeyde olduğu tespit edilmiştir. Gen ekspresyonlarının değişimin hayvansal biyokömür uygulanmasıyla birlikte aklime edilen bitkilerin stresle başa çıkmada beklenen yukarı düzenlemeye 3 saatlik donma sırasında ulaştığını göstermiştir. HSP90 proteinin ortaya çıkışı da göz önüne alındığında, hayvansal biyokömür uygulanmasının yulaf bitkisinde kısa süreli donma stresini azaltmada daha etkili olacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the effects of biochar applications on mineral element concentrations, antioxidant enzyme activities, and physiological and molecular parameters of oat plants grown under control (25 °C) and freezing stress (-15 °C) conditions were investigated. The study was conducted in controlled conditions and pots according to a factorial experimental design with three replications. Oat plants were treated with a 4% application of biochar derived from animal and plant resources and grown under control conditions until the 3-4 leaf stage. After approximately 28 days, a portion of the plants was acclimated at +4 °C for 24 hours, while another portion was exposed to freezing stress (-15 °C) for 3, 6, and 12 hours without any acclimation. Freezing stress reduced the uptake of various nutrients, including N, P, and K. Acclimation of oat plants improved the uptake of N, P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, and Mn. The decrease in chlorophyll content due to freezing stress was mitigated to a lesser extent by biochar application, while the membrane durability index (MDI) of biochar-treated plants was found to be higher. Lipid peroxidation (MDA) and proline content were at desired levels in both biochar-treated and acclimated plants. The increase in enzyme activities (SOD, CAT, GR, APX) induced by freezing stress and biochar applications was determined to be sufficient to counteract the freezing stress. The change in gene expressions indicated that the expected upregulation in stress response was achieved in acclimated plants with animal-derived biochar during the 3-hour freezing period. Given the emergence of HSP90 protein, it was concluded that animal-derived biochar application would be more effective in reducing short-term freezing stress in oat plants.