Salinity Stress Effect on Morphological and Physiological Properties in Giant Reed (Arundo donax L.)

Kargı Kamışı (Arundo donax L.)’nda Tuz Stresinin Morfolojik ve Fizyolojik Özelliklere Etkisi

Abstract

Salinity is a significant abiotic stress factor that threatens agriculture in both arid and semiarid environments, affecting over 20% of the world’s irrigated land. In the present study, we have investigated that effects of different salinity levels (0, 50, 100, 150, 200, and 250 mM NaCl) in giant reed (Arundo donax L.). Salt treatment was started as 50 mM and this concentration was increased day after day, and finally 250 mM concentration of NaCl was applied until harvest time. Stress responses of the giant reed were measured in early plant development stage. In conclusion, the giant reed showed large variation in their response to salt tolerance in different salt levels. The morphological parameters were reduced with increasing salt concentrations; important decreases occurred with 100 mM NaCl and the lowest values were obtained with 250 mM. The highest 0-5 symptoms score were determined in 250 mM levels. The fresh and dry weight, fresh and dry root weight decreased 27-60% and 13-77% compared to control groups, respectively. While the relative water content was obtained 85% in control plants, this parameter decreased 52.5% ration in 250 mM salt level. The increasing salt stress caused decreasing in chlorophyll content. With increasing of salt levels, Na ion content increased on the other hand K and Ca ions contents diminished. The results obtained from this experiment show that high salinity reduced plant growth and development in giant reed. In these levels, 150 mM NaCl concentration was determined at critical dose for plant development.

Özet

Tuzluluk, dünyada sulanabilir tarım alanlarının %20’den fazlasında görülen ve özellikle kurak-yarı kurak tarım alanlarını tehdit eden önemli bir abiyotik stres faktörüdür. Bu çalışmada, 0-kontrol, 50, 100, 150, 200 ve 250 mM NaCl tuz yoğunluklarının kargı kamışı (Arundo donax L.)’na etkileri incelenmiştir. Sulamaya öncelikle 50 mM tuz konsantrasyonu ile başlanarak son doz olan 250 mM’a ulaşılmıştır. Kargı kamışının stres karşısında gösterdiği tepkiler bitkinin erken gelişim döneminde gözlemlenmiştir. Araştırmada, yaprak zararlanma indeksi, bitki yaş ve kuru ağırlığı, kök yaş ve kuru ağırlığı, yaprak sayısı ve alanı, bitki boyu, sap kalınlığı, yaprak su potansiyel içeriği, klorofil değeri ile sodyum (Na), potasyum (K) ve kalsiyum (Ca) içerikleri belirlenmiştir. Kargı kamışı farklı tuz konsantrasyonlarına karşı tolerans bakımından geniş bir varyasyon göstermiştir. Artan tuz konsantrasyonları ile birlikte bitkide morfolojik özellikler bakımından gerilemeler olmuş, bu etki özellikle 100 mM tuz konsantrasyonu ile etkisini göstermiş ve en düşük değerler 250 mM dozunda elde edilmiştir. En yüksek yaprak zararlanma indeksi (0-5 skalası) değerleri 250 mM konsantrasyonunda elde edilmiştir. Kontrol gruplarına göre yaprak yaş ve kuru ağırlıklarında sırasıyla %27 ve %60, kök yaş ve kuru ağırlıklarında ise %13 ve %77 oranında azalmalar tespit edilmiştir. Yaprak oransal su içeriği kontrol bitkilerinde %85 olarak saptanırken, bu değer 250 mM konsantrasyonunda %52.5 olarak belirlenmiştir. Artan tuz stresine bağlı olarak klorofil içerikleri ile potasyum (K) ve kalsiyum (Ca) iyonlarında azalmalar görülürken, sodyum (Na) iyonlarında ise artış meydana gelmiştir. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, yüksek tuzluluk bitki büyüme ve gelişmesini olumsuz yönde etkilemiş, 150 mM NaCl konsantrasyonunun bitki gelişimi üzerinde kritik doz olduğu sonucuna varılmıştır.