Ekmeklik buğday (Triticum aestivum L.) genotiplerinin organik tarıma uygunluğunun agronomik ve moleküler düzeyde belirlenmesi
Analysis of agronomic and molecular properties to determine the suitability of bread wheat (Triticum aestivum L.) genotypes for organic agriculture
Yazar: MERVE BAYHAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET YILDIRIM
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Amonyum nitrat gübresi = Ammonium nitrate fertilizer ; Azotlu gübreler = Nitrogen fertilizers ; Ekmeklik buğday = Bread wheat ; Ekolojik tarım =   ; Kimyasal gübreler = Chemical fertilizers ; Organik gübreler = Organic fertilizers ; Organik tarım = Organic farming ; Sürdürülebilir tarım = Sustainable agriculture ; Yaprak gübresi = Leaf fertilizer ; Üre gübreleri = Urea fertilizers

Özet:
Bu çalışmada yağışa dayalı organik tarım koşullarında çok sayıdaki ekmeklik buğday genotipinin morfolojik, fizyolojik, verim ve kalite özellikleri yönünden değerlendirilerek organik yetiştiriciliğe uygunluğunun belirlenmesi ve organik ıslahta anaç olma potansiyellerinin ortaya konulması hedeflenmiştir. Ayrıca bu amaçlara uygun olarak seçilen genotipler moleküler seviyede incelenmiş ve azot kullanım etkinliği ile ilgili gen ifade seviyelerinin kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. Çalışma 2019-2020 ve 2020-2021 yetiştirme döneminde Dicle Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü Araştırma ve Uygulama Alanı'nda iki yıl süre ile yürütülmüştür. Araştırmanın birinci yılında  Güneydoğu ve Doğu Anadolu Bölgesinin bazı illerinden toplanmış olan 68 adet yerel çeşit, 63 adet tescilli ticari çeşit ve Dicle Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümünde geliştirilen 26 adet  ileri hatlardan oluşan toplam 157 adet ekmeklik buğday genotipi materyal olarak kullanılmıştır. Araştırmanın ikinci yılında  birinci yılın sonuçlarına göre seçilen 30 genotip   tesadüf blokları deneme desenine göre incelenmiştir. Çalışmanın ikinci yılının sonunda organik tarım koşullarında iyi ve kötü performanslı olarak 12 genotip belirlenmiştir. Bu genotiplerde organik koşullara uyumda büyük öneme sahip olan azot kullanım etkinliği ile ilgili genlerin etkinliğini değerlendirmek amacıyla qRT-PCR analizi yapılmıştır. İncelenen özelliklerin organik koşullarda genel olarak konvansiyonele oranla düşük olduğu, ancak hastalık ve yatma gibi verim kaybına neden olan parametrelerde düşük skorların elde edildiği belirlenmiştir. Araştırmanın ikinci yılında sınırlı azotlu gübrelemenin yanında yaşanan yağış eksikliği nedeniyle organik tarım koşullarında elde edilen değerler olumsuz etkilenmiştir. qRT-PCR analizi sonuçlarına göre ekmeklik buğday genotiplerinde nitrat taşıyıcı gen ailesinden olan TANRT2.1 geninin en yüksek ifade seviyesine sahip olduğu ve Alada genotipinin organik koşullarda azot kullanım etkinliği bakımından ön plana çıktığı belirlenmiştir. Ayrıca araştırmanın ikinci yılının sonunda Alada, Aşure, Karacadağ-98 ve 6DZT-03-01 genotiplerin organik tarıma uygunluk yönünden ön plana çıktığı gözlemlenmiştir. Organik tarım koşullarında yüksek verimli genotip seçiminde erken başaklanma, yüksek NDVI değeri, başakta başakçık sayısı, başakta tane sayısı ve başakta tane ağırlığı özelliklerinin önemli olduğu saptanmıştır.

Abstract:
The goal of this study was to examine the suitability of numerous bread wheat genotypes for organic farming under rainfed settings in terms of morphological, physiological, yield and quality features, as well as their potential to be parents in organic breeding. Furthermore, the genotypes chosen for these goals were analiyzed molecularly level, and gene expression levels relevant to nitrogen use efficiency were assessed. The study was carried out in Dicle University Faculty of Agriculture, Field Crops Research and Experiment Station for two years in the 2019-2020 and 2020-2021 growing seasons. In the first year of the study, a total of 157 bread wheat genotypes, consisting of 68 local varieties collected from some provinces of the Southeastern and Eastern Anatolia Regions, 63 commercial varieties, and 26 advanced lines developed in the Department of Field Crops of the Faculty of Agriculture of Dicle University, were used as material. In the second year of the trial, 30 genotypes chosen based on the first year's results were tested using a randomized complete block design. At the end of the second year of the study, 12 genotypes were determined with good and bad performance under organic farming conditions. In these genotypes, qRT-PCR analysis was performed to evaluate the efficiency of genes related to nitrogen utilization efficiency, which is of great importance in adapting to organic conditions It was determined that the investigated properties were generally lower in organic conditions compared to conventional conditions, whereas low scores were obtained in parameters that cause yield loss such as disease and lodging.. In the second year of the study, the values obtained in organic farming conditions were adversely affected due to the limited nitrogen fertilization and the lack of precipitation. According to the results of qRT-PCR analysis, it was determined that the TANRT2.1 gene, which is one of the nitrate transporter gene family, has the highest expression level in bread wheat genotypes and Alada genotype has been found to be particularly efficient in nitrogen use efficiency in organic conditions. It was also discovered that the Alada, Asure, Karacadag-98, and 6DZT-03-01 genotypes were the most suitable for organic farming by the end of the second year of the research. In the selection of high yielding genotypes for adaptation to organic farming, it was discovered that earliness, a high NDVI value, spikelet numbers, grain number, and grain weight per spike were all important characteristics to consider.