Tuz stresinin hibrid mısır çeşitlerinde kuru madde üretimi ve iyon birikimi üzerine etkisi

Effect of salinity stress on dry matter production and lon accumulation in hybird maize varieties

Levent ÖZTÜRK, Ömer KONUŞKAN, İsmail ÇAKMAK, Selim EKER, Gönül CÖMERTPAY, Ahmet Can ÜLGER

Abstract

The salt stress tolerance of 19 hybrid maize (Zea mays L.) varieties was tested in nutrient solution during the early growth stage under controlled environmental conditions. For the salt stress treatment, sodium chloride (NaCI) was applied to nutrient solution at a concentration of 250 mM for 6 days before the harvest. Plants were harvested after 17 days of growth and analyzed for shoot and root dry matter production, severity of leaf damage (necrotic patches on older leaves), and the concentrations of potassium (K), sodium (Na) and calcium (Ca) in the roots and shoots. The varieties differed greatly in their response to the NaCI treatment. The development time and severity of leaf symptoms caused by 250 mM NaCI were varied markedly among the varieties. Based on the severity of leaf symptoms, the varieties Maverik and C.7993 were classified as the most tolerant and sensitive varieties, respectively. The decreases in the shoot dry matter production as a consequence of the NaCI treatment were higher than the decreases in root growth. There was also a marked genotypic variation in concentrations of K, Ca and Na in roots and particularly in shoots. The higher salt tolerance in maize varieties based on the severity of leaf symptoms was associated with significantly lower Na concentrations in shoots. The K/Na and Ca/Na ratios were significantly greater in most of the tolerant varieties. The most sensitive variety, C.7993, contained a 4-fold greater Na concentration in shoots than the most tolerant variety, Maverik. The varieties RX.9292 and MF.714 also contained very high Na in shoots and showed severe toxicity symptoms on leaves. Besides Maverik, P.3394 and P.3223, with their low shoot Na concentrations, could also be considered tolerant varieties. Under salt treatment significant correlations were found between K/Na ratios and shoot dry matter production (r = 0.541***), K/Na ratios and leaf damage (r = -0.411***), and Ca/Na ratios and shoot dry matter production (r = 0.444***). The results indicate the existence of a large genotypic variation in tolerance to NaCI toxicity in maize that should be exploited in breeding programs aiming to develop maize varieties with high NaCI tolerance during the early growth stages. Among the ions measured, shoot Na concentration was a reliable screening parameter in ranking varieties for their tolerance to salt stress.

Özet

Toplam 19 hibrit mısır çeşidinin (Zea mays L.) büyümenin erken döneminde tuz stresine toleransı besin çözeltisinde ve kontrollü koşullarda yürütülen bir deneme ile araştırılmıştır. Tuz stresinin oluşturulması için besin çözeltisine 250 mM sodyum klorür (NaCl) uygulandı ve uygulama hasattan 6 gün önce yapıldı. Bitkiler 17 gün yetiştirildikten sonra yeşil aksam ve kök kuru madde verimi, yaprak zararlanma oranı (yaşlı yapraklarda nekrotik lekeler), yeşil aksam ve kökte potasyum (K), sodyum (Na) ve kalsiyum (Ca) konsantrasyonları belirlenmiştir. Çeşitler NaCl uygulamasından oldukça farklı şekilde etkilenmiştir. Besin ortamına 250 mM NaCl uygulaması sonucu yapraklarda oluşan toksisite semptomlarının gelişme zamanı ve şiddeti bakımından çeşitler arasında önemli farklılıklar belirlenmiştir. Yaprak semptomlarının şiddetine göre Maverik ve C.7993, sırasıyla en tolerant ve en duyarlı çeşitler olarak belirlenmiştir. Buna benzer şekilde NaCl uygulaması sonucu yeşil aksam büyümesindeki azalma çeşitler arasında önemli varyasyon göstermiş, kök büyümesinde ise belirgin bir etki oluşmamıştır. Tuzluluk stresinden dolayı yeşil aksam büyümesinde ortaya çıkan azalmalar, kök büyümesinde ortaya çıkan azalmalardan daha fazla olmuştur. Özellikle yeşil aksamda ve kısmen kökte K, Ca ve Na konsantrasyonu bakımından önemli düzeyde genotipsel varyasyon bulunmuştur. Mısır çeşitlerinde semptom şiddetine göre yüksek toleransın yeşil aksamda düşük Na konsantrasyonu ile ilişkili olduğu anlaşılmıştır. Bununla uyumlu olarak K/Na ve Ca/Na oranları tolerant çeşitlerin çoğunda önemli düzeyde yüksek bulunmuştur. Toleransı en düşük olan C.7993 çeşidi, en dayanıklı olan Maverik çeşidine göre yeşil aksamında 4 kat daha fazla Na konsantrasyonuna sahip olmuştur. RX.9292 and MF.714 çeşitleri de yeşil aksamda yüksek düzeyde Na konsantrasyonuna sahip olmuş ve şiddetli semptomlar göstertmiştir. Maverik çeşidinin yanı sıra P.3394 and P.3223 çeşitleri de sahip oldukları çok düşük Na könsantrasyonlarıyia dayanıklı çeşitler olarak dikkate alınabilir. Tuz stresi altında yeşil aksam K/Na oranı ile yeşil aksam kuru madde üretimi (r = 0.541***), K/Na oranı ile yaprak zararlanma oranı (r = -0.411***), Ca/Na oranı ile yeşil aksam kuru madde üretimi (r = 0.444***) arasında çok önemli korelasyonlar belirlenmiştir. Sonuçlar mısır bitkisinde NaCl toksisitesine karşı oldukça geniş bir genotipik varyasyon olduğunu ve erken dönemde tuz toksisitesine tolerans için yürütülecek ıslah çalışmalarında bu varyasyondan yararlanılabileceğini göstermektedir. Ölçülen iyonlar arasında yeşil aksam Na konsantrasyonunun çeşitlerin tuz toleransına göre sınıflandırılmasında güvenilir parametre olduğu bulunmuştur.