ÖZET Yüksek Lisans Tezi ASMA ANAÇLARINDA (Vitis sp.) BOR VE TUZ STRESİNE TOLERANS MEKANİZMALARININ STRESLE İLGİLİ FİZYOLOJİK PARAMETRELER VE ANTİOKSİD

Transkript

1 ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ ASMA ANAÇLARINDA (Vitis sp.) BOR VE TUZ STRESİNE TOLERANS MEKANİZMALARININ STRESLE İLGİLİ FİZYOLOJİK PARAMETRELER VE ANTİOKSİDAN ENZİMLERLE BELİRLENMESİ Sinem ERSÖZ TOPRAK ANABİLİM DALI ANKARA 2009 Her hakkı saklıdır

2 ÖZET Yüksek Lisans Tezi ASMA ANAÇLARINDA (Vitis sp.) BOR VE TUZ STRESİNE TOLERANS MEKANİZMALARININ STRESLE İLGİLİ FİZYOLOJİK PARAMETRELER VE ANTİOKSİDAN ENZİMLERLE BELİRLENMESİ Sinem ERSÖZ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Aydın GÜNEŞ Bu çalışmada, 6 farklı Amerikan asma (Vitis sp.) anacı (5 BB, 41 B, 99 R, 110 R, 1103 P, 1616 C) ve Sultani Çekirdeksiz üzüm çeşidinin bor ve tuz stresine tolerans mekanizmalarının stresle ilgili fizyolojik parametreler ve antioksidan enzimlerle belirlenmesi amaçlanmıştır. Bitkilere 25 ve 50 mm tuz (1:1, NaCl:Na 2 SO 4 ) 20 mg kg -1 bor ile birlikte ve ayrı ayrı uygulanmıştır. Araştırma sonucunda, tuz ve tuzla birlikte bor toksisitesine hassas olduğu belirlenen anaçların genel olarak nisbi nem içerikleri azalmış, membranları zarar görmüş, prolin akümüle olmuş, lipid perosidasyonu ve hidrojen peroksit konsantrasyonu artmıştır. Tuz uygulamaları sonucunda anaçların CAT ve APX aktiviteleri artmış ancak SOD aktivitelerinde değişiklik görülmemiştir. En düşük ve en yüksek CAT aktivitesine sırasıyla 99 R ve 41 B anacı sahip olmuştur. Tuz uygulamalarından en çok etkilenen anaçlar arasında 99 R anacının tuzla birlikte bor uygulamalarıyla direnç kazandığı belirlenmiştir. Bütün parametreler birlikte değerlendirildiğinde tuz ve tuzla birlikte bor uygulamalarına en çok hassasiyet gösteren anacın 41 B anacı olduğu; 5 BB, 99R ve 1103 P anaçları ile Sultani Çekirdeksiz çeşidinin orta derecede duyarlı olduğu ve bu uygulamalara en çok dayanıklılık gösteren anaçların ise 110 R ve 1616 C anaçları olduğu belirlenmiştir. Anaçların sürgün, gövde, kabuk, petiol, genç ve yaşlı yapraklarının bor, sodyum ve klor içerikleri anaçlar ve uygulamalar arasında farklılıklar yaratmıştır. Bitki bor konsantrasyonu bakımından Sultani Çekirdeksiz çeşidinin sürgün, gövde, kabuk, genç ve yaşlı yaprak bor kapsamları diğer anaçlardan daha yüksek bulunmuştur. Tuz uygulamalarına hassasiyet gösteren anaçlar arasında özellikle 99 R anacının gövde bor, gövde sodyum, kabuk klor ve genç yaprak sodyum konsantrasyonları diğer anaçlarınkinden daha yüksek bulunmuştur. Mart 2009, 127 sayfa Anahtar Kelimeler: asma anaçları, bor toleransı, tuz toleransı, oksidatif stres, antioksidan enzimler i

3 ABSTRACT Master Thesis EVALUATION OF SALT AND BORON TOLERANCE MECHANISMS OF GRAPEVINE ROOTSTOCKS (Vitis sp.) WITH PHYSIOLOGICAL PARAMETERS AND ANTIOXIDANT ENZYMES SYMPTOMATIC FOR OXIDATIVE STRESS Sinem ERSÖZ Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Soil Science Supervisor: Prof. Dr. Aydın GÜNEŞ In this study, our purpose is to determine tolerance mechanisms of 5 BB, 41 B, 99 R, 110 R, 1103 P, 1616 C rootstocks and Sultani Çekirdeksiz grapevine cv. to salt stress and boron toxicity, with respect to changes occured physiological parameters (lipid peroxidation, H 2 O 2 concentration, membrane stability index, proline content, stomata resistance, chlorophyll content) in relation to oxidative stress and antioxidative enzyme activities (SOD, CAT, APX). According to the results, it was concluded that, in the rootstocks that was classified as susceptible to salinity and boron toxicity relative water contents decreased, membrane injured, however proline accumulated and both lipid peroxidation and hydrogen peroxide content increased. As the results of salinity, CAT and APX enzyme activites of rootstocks increased but SOD activity decreased. The lowest and the highest CAT activity were observed in 99 R and 41 B rootctocks, respectively. Amongst the rootstocks, rootstock 99 R increased its resistance in combined boron and salinity treatment compared to salinity treatment. In respect to the all parameters studied, the rootstocks classified as the most sensitive (rootstock 41 B), moderately sensitive (rootstocks 5 BB, 99 R and 1103 P, with the cultivars of Sultani Seedless grape) and resistant (rootstocks 110 R ve 1616 C) under the saline and combined saline and boron treatment. Boron, Na and Cl contents of the shoot, trunk, bark, petiol and young and mature leaf of rootstocks differed according to the rootstocks and treatments applied. On the other hand, boron contents of the shoot, trunk, bark and young and mature leaves of Sultani Seedless grape cultivars were found higher than that of the other cultivars. Amongst the rootstocks that shown sensitivity to salt treatment, the rootstock 99 R also had higher trunk boron and sodium, bark chloride and young leaf sodium concentration than that of the other rootstock. March 2009, 127 pages Key Words: grapevine rootstocks, boron tolerance, salt tolerance, oxidative stress, antioxidant enzymes ii

4 TEŞEKKÜR Bana bu konuda çalışma olanağı sağlayan, çalışma süresince değerli fikirleri ve yardımları ile katkılarını esirgemeyen, bilgi ve deneyimleriyle bana yol gösteren değerli hocam ve danışmanım Sayın Prof. Dr. Aydın GÜNEŞ e (Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi), çalışmaların yürütülmesine destekleriyle katkıda bulunan ve kaynakların temin edilmesinde yardımcı olan değerli hocam Sayın Prof. Dr. Gökhan SÖYLEMEZOĞLU na (Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi), yüksek lisans eğitimim süresince bilgi ve deneyimleriyle bana yol gösteren, fikir ve önerileri ile desteklerini benden esirgemeyerek gelişimime katkıda bulunan değerli hocam Sayın Prof. Dr. Ali İNAL a (Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi), tez çalışmam süresince her konuda destek ve yardımlarını esirgemeyen Sayın Arş. Gör. Nuray ÇİÇEK e, ölçüm ve labaratuvar analizlerine hazırlık aşamalarında katkı sağlayan Sayın Araş. Gör. Esra Güneri BAĞCI ya ve yardımlarından dolayı çalışma arkadaşlarım Zir. Yük. Müh. Sencan ÇOBAN a, Zir. Yük. Müh. Abbas AKSU ya ve Özge ŞAHİN e, tezimin çalışma konusunu proje olarak kabul eden ve maddi imkanları sağlayan TÜBİTAK a, beni bu konuda destekleyen ve anlayış gösteren tüm arkadaşlarıma teşekkürlerimi sunarım. Tüm öğrenim hayatım boyunca her zaman yanımda olarak sayısız fedakarlıklar yapan maddi ve manevi her konuda ilgi ve desteklerini benden esirgemeyip beni bugünlere taşıyan ve başarılarımda büyük katkıda bulunan canım aileme en içten sevgi, saygı ve şükranlarımı sunarım. Bu tez çalışması 106 O 061 numaralı TÜBİTAK projesi tarafından desteklenmiştir. Sinem ERSÖZ Ankara, Mart 2009 iii

5 İÇİNDEKİLER ÖZET...i ABSTRACT...ii TEŞEKKÜR...iii SİMGELER DİZİNİ...vi ŞEKİLLER DİZİNİ...vii ÇİZELGELER DİZİNİ...ix 1. GİRİŞ KAYNAK ÖZETLERİ Tuzluluk ve Tuz Stresinin Etkileri Bor Toksisitesi ve Bor Toleransı Tuzluluk ve Bor Toksisitesinin Etkileri MATERYAL VE YÖNTEM Amerikan Asma Anaçlarının Özellikleri Toprak Örneğinin Alınması ve Denemenin Kurulması Bitki Örneklerinin Alınması Bitki Örneklerinde Belirlenen Bazı Fizyolojik Parametreler Nisbi nem içeriği (NNİ) belirlemesi Membran hassasiyet indeksi (MHİ) belirlemesi Lipid peroksidasyonu (MDA) belirlemesi Hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) konsantrasyonu belirlemesi Prolin içeriği belirlemesi Stoma direnci belirlemesi Nisbi klorofil belirlemesi Bitki Örneklerinde Yapılan Antioksidan Enzim Analizleri Antioksidan enzim analizleri için ekstrakt çıkarılması işlemleri Katalaz (CAT) aktivitesi belirlemesi Askorbat peroksidaz (APX) aktivitesi belirlemesi Süperoksit dismutaz (SOD) aktivitesi belirlemesi Bitkilerin B, Na, Cl İçerikleri Belirlenmesi Bitkide B belirlemesi Bitkide Na belirlemesi Bitkide Cl belirlemesi Stres hassasiyet indeksi (SHİ) belirlemesi Toprak Analizleri Toprak tekstürü belirlemesi Toprak reaksiyonu (ph) belirlemesi Elektriksel iletkenlik (EC) belirlemesi Organik madde (OM) belirlemesi Kireç (CaCO3) belirlemesi Toplam azot (N) belirlemesi Bitkiye yarayışlı fosfor (P) belirlemesi Değişebilir potasyum (K) belirlemesi Değişebilir kalsiyum (Ca) ve magnezyum (Mg) belirlemesi Değişebilir sodyum (Na) belirlemesi...36 iv

6 Klor (Cl) belirlemesi Bitkiye yarayışlı bor (B) belirlemesi Bitkiye yarayışlı demir (Fe), çinko (Zn), mangan (Mn) ve bakır (Cu) belirlemesi İstatistiksel Analizler ARAŞTIRMA BULGULARI Deneme Toprağının Bazı Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri Tuz Stresi ve Bor Toksisitesiyle Birlikte Uygulanan Tuz Stresinin Asma Anaçlarının Sürgün ve Yaprak Yaş ve Kuru Ağırlığı ile Stres Hassasiyet İndekslerine Etkisi Sürgün ve yaprak yaş ağırlığı Sürgün ve yaprak kuru ağırlığı Sürgün ve yaprak stres hassasiyet indeksi (SHİ) Asma Anaçlarına Uygulanan Tuz Stresi ve Bor Toksisitesi ile Birlikte Tuz Stresinin Bazı Fizyolojik Parametreler Üzerine Etkisi Nisbi nem içeriği (NNİ) Membran hassasiyet indeksi (MHİ) Lipid peroksidasyonu (MDA içeriği) Hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) konsantrasyonu Prolin içeriği Stoma direnci Nisbi klorofil miktarı Asma Anaçlarının Sürgün, Gövde, Kabuk, Petiol ile Genç ve Yaşlı Yapraklarının B, Na ve Cl İçerikleri Asma anaçlarının sürgünlerinin B, Na ve Cl içerikleri Asma anaçlarının gövdelerinin B, Na ve Cl içerikleri Asma anaçlarının kabuklarının B, Na ve Cl içerikleri Asma anaçlarının petiollerinin B, Na ve Cl içerikleri Asma anaçlarının genç yapraklarının B, Na ve Cl içerikleri Asma anaçlarının yaşlı yapraklarının B, Na ve Cl içerikleri Asma Anaçlarının Katalaz (CAT), Askorbat Peroksidaz (APX) ve Süperoksit Dismütaz (SOD) Enzimleri Aktiviteleri Katalaz aktivitesi Askorbat peroksidaz aktivitesi Süperoksit dismütaz aktivitesi TARTIŞMA VE SONUÇ KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ v

7 SİMGELER DİZİNİ ABA APX B Ca +2 CAT CO 3 Cd +2 Cl - CO 2 EC H 2 O 2 HCO 3 İAA K + MDA Mg +2 N Na + NaCl NO 3 POX ROS SOD SO 4-2 YA ha m M mg/l meq mm dak Absisik Asit Askorbat Peroksidaz Bor Kalsiyum Katalaz Karbonat Kadmiyum Klor Karbondioksit Elektriksel İletkenlik Hidrojen Peroksit Bikarbonat İndol Asetik Asit Potasyum Malondialdehit Magnezyum Azot Sodyum Sodyum Klorür Nitrat Peroksidaz Reaktif Oksijen Türleri Süperoksit Dismütaz Sülfat Yaş Ağırlık hektar metre Molar miligram / litre miliekivalan Milimolar dakika vi

8 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 3.1 Deneme başlangıcında çelikler şaşırtıldıktan sonra genel görünüm...25 Şekil 3.2 Denemenin kurulmasından yaklaşık 3 ay sonra ( ) ve uygulamalar başlamadan önceki genel görünüm...25 Şekil 3.3 Uygulamalar başlatıldıktan sonra genel görünüm ( )...26 Şekil 3.4 Hasat öncesi genel görünüm ( )...26 Şekil 3.5 Yaklaşık 5 aylık gelişme dönemi sonunda ( ) yapraklarda ortaya çıkan tuz ve B toksisitesine ait belirtiler...27 Şekil 3.6 Kontrol (sol) ve 50 mm tuz (sağ) uygulamalarının 5 BB anacına etkisine ilişkin görünüm...28 Şekil 3.7 Hasat işlemine ait genel görünüm...28 Şekil 3.8 Hasatı biten anaçlarda gövde ile kabuğun ayrılma işlemleri...29 Şekil 4.1 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün ve yaprak yaş ağırlığına etkisi...40 Şekil 4.2 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün ve yaprak kuru ağırlığına etkisi...42 Şekil 4.3 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi nem içeriğine etkisi...45 Şekil 4.4 Membran hassasiyet indeksi a) tuz stresi ve bor toksisitesi uygulamalarının ortalaması b) anaçların ortalaması...46 Şekil 4.5 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının lipid peroksidasyonuna (MDA) etkisi Şekil 4.6 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının hidrojen peroksit konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.7 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının prolin içeriğine etkisi...51 Şekil 4.8 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi (I.Ölçüm) Şekil 4.9 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi (II.Ölçüm) Şekil 4.10 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi (III.Ölçüm) Şekil 4.11 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi (IV. Ölçüm) Şekil 4.12 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi (I.Ölçüm) Şekil 4.13 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi (II.Ölçüm) Şekil 4.14 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi (III:Ölçüm) Şekil 4.15 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi (IV.Ölçüm) Şekil 4.16 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün bor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.17 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün sodyum konsantrasyonuna etkisi vii

9 Şekil 4.18 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün klor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.19 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde bor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.20 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde sodyum konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.21 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde klor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.22 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde sodyum konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.23 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının kabuk sodyum konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.24 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının kabuk klor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.25 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının petiol bor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.26 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının petiol sodyum konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.27 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının petiol klor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.28 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının genç yaprak bor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.29 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının genç yaprak sodyum konsantrasyonuna etkisi...91 Şekil 4.30 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının genç yaprak klor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.31 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının yaşlı yaprak bor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.32 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının yaşlı yaprak sodyum konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.33 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının yaşlı yaprak klor konsantrasyonuna etkisi Şekil 4.34 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının katalaz aktivitesine etkisi Şekil 4.35 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının askorbat peroksidaz aktivitesi Şekil 4.36 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının SOD aktivitesine etkisi viii

10 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 1.1 FAO verilerine göre bağcılıkla ilgili üretim alanı (ha) ve üretim miktarı (ton)...2 Çizelge 3.1 Amerikan asma anaçlarının genel özellikleri...23 Çizelge 4.1 Deneme toprağının bazı fiziksel ve kimyasal özellikleri...38 Çizelge 4.2 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün ve yaprak yaş ağırlığına etkisi...39 Çizelge 4.3 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün ve yaprak kuru ağırlığına etkisi...41 Çizelge 4.4 Asma anaçları ile Sultani Çekirdeksiz çeşidine tuz stresi ve bor toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının sürgün ve yaprakların stres hassasiyet indeksine etkisi...43 Çizelge 4.5 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi nem içeriğine etkisi...44 Çizelge 4.6 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının membran hassasiyet indeksine etkisi...45 Çizelge 4.7 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının MDA içeriğine etkisi...47 Çizelge 4.8 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının hidrojen peroksit konsantrasyonuna etkisi...48 Çizelge 4.9 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının prolin içeriğine etkisi...50 Çizelge 4.10 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi...51 Çizelge 4.11 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi Çizelge 4.12 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi Çizelge 4.13 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının stoma direncine etkisi Çizelge 4.14 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi Çizelge 4.15 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi Çizelge 4.16 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi Çizelge 4.17 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının nisbi klorofil miktarına etkisi Çizelge 4.18 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün bor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.19 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün sodyum konsantrasyonuna etkisi...69 Çizelge 4.20 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının sürgün klor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.21 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde bor konsantrasyonuna etkisi ix

11 Çizelge 4.22 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde sodyum konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.23 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının gövde klor konsantrasyonuna etkisi...75 Çizelge 4.24 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının kabuk bor konsantrasyonuna etkisi...76 Çizelge 4.25 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının kabuk sodyum konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.26 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının kabuk klor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.27 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının petiol bor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.28 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının petiol sodyum konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.29 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının petiol klor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.30 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının genç yaprak bor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.31 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının genç yaprak sodyum konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.32 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının genç yaprak klor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.33 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının yaşlı yaprak bor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.34 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının yaşlı yaprak sodyum konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.35 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının yaşlı yaprak klor konsantrasyonuna etkisi Çizelge 4.36 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının katalaz aktivitesine etkisi Çizelge 4.37 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının askorbat peroksidaz aktivitesine etkisi..101 Çizelge 4.38 Tuz stresi ve B toksisitesiyle birlikte tuz stresi uygulamasının asma anaçlarının SOD aktivitesine etkisi..103 x

12 1. GİRİŞ Ülkemizin dünya üzerindeki coğrafi konumuna bağlı olarak ekolojik faktörlerin elverişli oluşu nedeniyle bağcılık, yurdumuzda en uygun koşullara sahip olan tarımsal faaliyetlerden birini oluşturmaktadır (Çelik 1998). Anadolu bağcılık kültürünün ana vatanı olması nedeniyle çok fazla çeşit ve tip zenginliğine sahiptir. Dünyanın bağcılık için en elverişli iklim kuşağı üzerinde yer alan ülkemiz; asmanın gen merkezlerinin kesiştiği ve ilk kez kültüre alındığı coğrafyanın merkezindeki konumundan dolayı, çok eski ve köklü bir bağcılık kültürü ile zengin bir asma gen potansiyeline sahiptir. Yaklaşık 7-8 bin yıl önce Anadolu da kültüre alınan asma, bu topraklar üzerinde hüküm süren tüm uygarlıkların en fazla değer verdikleri kültür bitkisi olma özelliğini günümüze kadar korumuş olup, üzüm verimi bakımından ekonomik, çeşit zenginliği ile de genetik materyal açısından yurdumuzun önemli bir bitkisidir. Dünya üzerinde çok geniş bir alana yayılmış bulunan asma türleri içerisinde en önemlisi, halen dünya üzüm üretiminin % 90 ından fazlasını sağlayan Vitis vinifera L. dir. Asmanın meyvesi olan üzüm; mineral maddelerden kalsiyum, potasyum, sodyum ve demir yönünden zengin olduğu gibi, bazı vitaminler (A, B 1, B 2, niasin ve C vitaminleri) yönünden de önemli bir kaynak olarak kabul edilmektedir. Üzümün; antioksidan, yaşlanma karşıtı, kan yapımına yardımcı ve kanserden koruyucu etkileri bilinmektedir. Siyah üzüm kabuğunda bulunan resveratrol maddesi, kanseri önleyici ve antioksidan olma özelliklerini taşımakta ve beyin hücrelerini korumaktadır. Üzümün çekirdeğindeki diğer bir madde olan kuersetin ise kan yapımına yardımcı olmaktadır. Bu yolla damarların sağlığını da olumlu yönde etkilemektedir (Çelik vd. 1998). FAO nun 2003 yılına ait verilerine göre dünyada toplam ha alanda bağcılık yapılmaktadır. Aynı yıla ait üzüm üretimi ise tondur. Türkiye, bağ alanları bakımından; İspanya, İtalya ve Fransa nın ardından 4. sırada yer almakta ve Türkiye yi ABD izlemektedir. Dünya ülkelerinin üzüm üretim değerleri incelendiğinde, farklı bir sıralama ile karşılaşılmaktadır. Alan sıralamasında farklı konumlarda olmakla birlikte, sekiz ülke içerisinde Türkiye (sırasıyla; İtalya, İspanya, Fransa, ABD, Çin, Türkiye, İran 1

13 ve Arjantin) 6. sırada yer almaktadır (Anonymous 2003). Son yıllardaki durumu göstermek amacıyla FAO nun verilerine göre bağcılıkla ilgili üretim alanı ve üretim miktarları ise Çizelge 1.1 de verilmiştir (Anonymous 2008). Çizelge 1.1 FAO verilerine göre bağcılıkla ilgili üretim alanı (ha) ve üretim miktarı (ton) Üretim alanı (ha) Fransa İtalya İspanya Türkiye Çin ABD Avrupa Birliği Dünya Avrupa Üretim miktarı (ton) Fransa İtalya İspanya Türkiye Çin ABD Avrupa Birliği Dünya Avrupa Bağcılık yapılan alanlarda, tuzluluk ve B toksisitesi önemli stres faktörleridir. Sulama suyundaki tuzluluğa ve B düzeylerine bağlı olarak dünyanın pek çok yerinde topraklar tuzlanmaktadır (Singh et al. 2000). Tuzluluğa tolerans bakımından hem Vitis sp. ve hem de Vitis vinifera L. çeşitleri arasında önemli farklılıklar görülmektedir (Sivritepe ve Eriş 1998, Sivritepe and Eris 1999, Troncoso et al. 1999, Singh et al. 2000, Fisarakis et al. 2001, 2004). Bu nedenle özellikle tuzlanma sorunu olan alanlarda tuzluluğa toleranslı anaçların ve üzüm çeşitlerinin seçilmesi ve yetiştirilmesi büyük önem taşımaktadır. Stres altında bitkilerin gelişmeleri, metabolizmaları ve verimleri önemli ölçüde olumsuz etkilenir. Kuraklık, yetersiz beslenme, besin maddesi fazlalığı, tuzluluk, B toksitesi, 2

14 düşük ve yüksek sıcaklık, toprak ve atmosfer kirliliği ile radyasyon bitkisel üretimde verimi sınırlandıran temel abiyotik streslerdir (Lawlor and Cornic 2002). Tuzluluk ve bor toksisitesi gibi abiyotik stres koşulları bitkilerde gelişimi ve verimliliği kısıtlayan en önemli etmenlerin başında gelmektedir. Giderek azalan tarım alanlarında, strese yol açan olumsuz çevre koşullarına karşı bitkisel üretimde verimliliği artırmak önemlidir. Bunun da yolu, stres koşullarına dayanıklı bireylerin seçilmesi veya ıslahıdır. Bunun için de bitkilerin strese tolerans mekanizmalarının bilinmesi gereklidir. Stres koşullarında bütün bitkilerde oksidatif zararlanmalar meydana gelmekte ve stres koşullarına dayanmak veya stresten kaçmak için bitki türlerinin ve çeşitlerinin geliştirilmiş oldukları mekanizmalar, birbirlerinden oldukça farklılık göstermektedir. Bu nedenle kimi bitkiler abiyotik stres koşullarından daha şiddetli etkilenirken kimileri de direnç göstermektedir. Bu farklılıklar bitki türleri arasında görülebileceği gibi, aynı bitkinin farklı çeşitleri arasında da görülebilmektedir (Güneş vd. 2002). Strese bağlı olarak bitkilerde bir takım morfolojik ve fizyolojik değişimler meydana gelmektedir. Bu değişimlerin anlaşılması stres koşullarına daha dayanıklı bitkiler yetiştirmemizde bize yardımcı olacaktır. Abiyotik stres koşullarında, bitkilerde yaprakların nispi nem içeriğinin (NNİ) ve yaprak su potansiyelinin düşmesi fotosentez oranının azalmasına sebep olmaktadır (Lawlor 2001). Abiyotik stres sonucu fotosentez oranının azalmasının stomaların kapanması sonucu mu yoksa bunun metabolik bir gereklilik mi olduğu tartışılmaktadır (Lawson et al. 2003). Bununla birlikte tuzluluk koşullarında fotosentez oranının azalmasının temel sebebinin stomatal sınırlanmadan kaynaklandığı genellikle kabul edilmektedir (Cornic 1996). Stomaların kapanması ile fotosentez oranı ve içsel CO 2 konsantrasyonu azalmakta, bu da sonuç olarak fotosentez metabolizmasını engellemektedir. Artan tuzluluk derecesine bağlı olarak stomalar kapanmaktadır (Alpaslan ve Güneş 2001). Tuzluluğun derecesine bağlı olarak stomaların kapanmasını, köklerde sentezlenen absisik asitin (ABA) kimyasal sinyallerinin yapraklara transpirasyon akımı ile ulaşması sağlamaktadır. Ksilemdeki ABA konsantrasyonu ile stoma direnci arasında önemli pozitif korelasyonlar belirlenmiştir (Socias et al. 1997). Tuzluluk stresinde stomaların kapanması bitkilerin beslenme durumlarını da olumsuz etkilemektedir (Oren et al. 1999). 3

15 Abiyotik stres altında yaprakların absorbe ettiği ışık miktarı ve yararlanılan ışık arasındaki dengenin bozulması nedeniyle fotosentez aktivitesinin gerilediği bilinmektedir (Foyer and Noctor 2000). Bu koşullarda fotosistem II de elektronların oluşması ve kullanımı arasındaki denge bozulur. Kuraklık stresi altındaki bitkilerin kloroplastlarındaki bu fotokimyasal değişiklikler sonucu fotosistem II de aşırı miktarda biriken ve kullanılamayan ışık enerjisi dokularda aktif oksijen türevlerinin (O.- 2, H 2 O 2, OH.- ) oluşumuna neden olmaktadır (Peltzer et al. 2002). Stres altında stomaların kapanmasına bağlı olarak yaprakların mezofil dokularında CO 2 seviyesinin hızla düşmesi ve süperoksit radikallerinin (O.- 2 ) artması ile bitki dokularında moleküler oksijen ile rekabet eden NADP ler indirgenerek NADPH birikir. Bu koşullarda bitki dokularında NADP miktarı azalır ve oksijen alternatif elektron alıcısı olarak görev yapar. Bu durumda bitki dokularında indirgenmiş oksijen türevleri olan süperoksit radikalleri (O.- 2 ) ve bunun indirgenmiş formu olan H 2 O 2 ve hidroksil (OH -. ) radikalleri Haber-Weiss adı verilen reaksiyon ile oluşur (Cadenas 1989, Sairam and Saxena 2000). Aktif oksijen çeşitleri olarak adlandırılan süperoksit radikali, hidrojen peroksit ve hidroksit radikalleri, lipid peroksidasyonuna ve sonuçta membran zararlanmasına, proteinlerin degredasyonuna, enzimlerin inaktivisyonuna, pigmentlerin azalmasına ve DNA zincirlerinin bozulmasına yol açmaktadır (Fridovich 1986, Leibler et al. 1986, Davies 1987, Imlay and Linn 1988). Antioksidan enzimler bitkilerin, süpekoksit radikali ve hidrojen peroksitin toksisitesini önleyebilmeleri ve oksitadif strese karşı dayanımlarında önemli bir savunma mekanizmasıdır. Bitkiler hücrelerini bu toksik oksijenlerden süperoksit dismutaz, askorbat peroksidaz, glutation reduktaz, katalaz enzimleri ve bunların metabolitleri olan glutation, askorbik asit, α-tokoferol ve karoteinoidler ile korurlar. Süperoksit radikalleri (O.- 2 ) bitki dokularında SOD tarafından H 2 O 2 e dönüştürülürler, H 2 O 2 de bitki dokuları için toksik özellik taşır ve bu aşamadan sonra CAT ve APX tarafından toksik H 2 O 2 dokular için zararlı olmayan O 2 ve H 2 O ya dönüştürülürler (Liebler et al. 1986, Sairam et al. 1998, Sairam and Saxena 2000). Bu durum antioksidan enzim sistemleri güçlü olan bireylerin stres koşullarına toleranslarını artırır. Dünya genelinde her ne kadar azlığı kadar sorun olmasa da fazlalığının önemli bir abiyotik stres faktörü olarak karşımıza çıktığı, özellikle ülkemiz gibi B bakımından 4

16 zengin, bölgelerde tarımsal ürünlerdeki verim kayıplarını en aza indirgemek için, B toksisitesi ile mücadele öncelikli olarak ele alınması gereken önemli bir konudur. Bu konuda etkin bir ilerleme kaydedilebilmesi için ise iki temel unsurun açıklığa kavuşturulması önemlidir. Bunlar; 1) Bitkilerde B un toksisite oluşturma mekanizmaları ve 2) Bitkilerin B toksisitesine karşı geliştirdikleri tolerans mekanizmalarıdır (Reid et al. 2004). Borun bitkiler tarafından alınım mekanizması henüz netlik kazanmamış bir konu olup, hem aktif hem de pasif taşınmayı destekler nitelikte kanıtlar bildirilmektedir (Dordas et al. 2000). Ancak, çoğunlukla kabul gören mekanizma, B un bitki kökleri tarafından pasif absorpsiyon yoluyla ve iyonlaşmamış borik asit [B(OH) 3 ] olarak alındığı ve sitoplazmada borat anyonu [B(OH) - 4 ] olarak biriktirildiği (Roessner et al. 2006) ve az - da olsa B(OH) 4 iyonları olarak da alındığı şeklindedir (Hu and Brown 1997). Toprağın yapısı, ph sı, nemi, sıcaklığı, organik madde ve kil mineralleri içeriği gibi birçok faktör, B un bitkiler tarafından alınabilirliğini etkilemektedir (Goldberg 1997). Genelde toprak ph sı olduğunda, bitkiler tarafından en yüksek düzeyde B alımı gerçekleşmekte, daha yüksek ph larda ise alım keskin bir şekilde düşüş göstermektedir (Nable et al. 1997). Bitkilerde B un toksisite oluşturmasına ilişkin olarak, yukarıda ele alınan kimyasına dayanılarak, temelde üç mekanizma ileri sürülmektedir. Bunlar; 1) Hücre duvarı gelişiminin engellenmesi, 2) ATP, NADH veya NADPH gibi ribozlu yapılara bağlanarak önemli metabolik aktivitelerin engellenmesi ve 3) Serbest şekerlerdeki veya RNA daki ribozlara bağlanarak hücre bölünmesi ve gelişmesinin engellenmesidir. Ayrıca, yapraklarda transpirasyon yolunun sonunda yüksek konsantrasyonlarda B un birikmesiyle ozmotik dengesizliklerin ortaya çıkması da bu üç temel mekanizmaya ek olarak ileri sürülen bir diğer olası mekanizma olarak ele alınmaktadır (Stangoulis and Reid 2002). Çağımızda oldukça fazla kullanım alanına sahip olan bor stratejik öneminin yanında, tarımsal açıdan değerlendirildiğinde alıcı ortama, dolayısıyla bitkilere ve canlılara 5

17 şiddetli zarar verecek özelliklere sahiptir (Demirtaş 2004). Bor zehirliliğine duyarlılık bakımından bitki çeşitleri arasında genetik olarak önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bor zehirlenmesine duyarlılığı yüksek olan çeşitler hassas çeşitlere göre bünyelerinde daha az miktarlarda B biriktirerek yüksek B konsantrasyonlarına adapte olabilmektedirler (Nable 1988, Paull et al ). Borun bitki büyüme ve gelişmesindeki gerekliliği ilk olarak Warington (1923) tarafından ortaya konmuş, o günden bu güne dek yapılan çok sayıdaki çalışmayla da B un fizyolojik ve biyokimyasal rolleri anlaşılmaya çalışılmıştır. Günümüzde borun, bitkilerde hücre duvarı yapısına katılmanın yanı sıra, çiçeklenme, polen çimlenmesi, meyve olgunlaşması, kök büyümesi, hücre bölünmesi, iletken dokuların korunması, tohum uyku halinin ve bitki-su ilişkilerinin düzenlenmesi, oksin, azot ve karbonhidrat metabolizmalarına katılması, nükleik asit, pektin ve ATP sentezlerinde rol alması, hormon hareket ve etkinliğinde yer alması ve diğer elementler üzerinde düzenleyici etkilerinin olması gibi pek çok yapısal, fizyolojik ve metabolik fonksiyonlarda rol aldığı yönünde bildiriler mevcuttur (Marchner 1995, Blevins and Lukaszewski 1998). Ancak, büyüme ve gelişmedeki gerçek rolü halen tartışma konusudur. Çoğunlukla borun hücre duvar yapısını koruyucu etkisi olabileceği, zar fonksiyonundaki etkisi ve yukarıda sözü edilen bazı metabolik aktiviteleri destekleyici rolü üzerinde durulmaktadır (Dordas and Brown 2000, Dannel et al. 2002, Brown et al. 2002, Läuchli 2002, Luis et al. 2004). Parr and Laughman (1983) e göre bor bitkilerde; şekerlerin taşınmasında, hücre duvarı sentezinde, lignifikasyon olgusunda, hücre duvarı strüktürünün oluşumunda, karbonhidrat metabolizmasında, RNA matabolizmasında, solunumda, İndol asetik asit (İAA) metabolizmasında, fenol metabolizmasında, biyolojik membranların yapısal ve fonksiyonel özellikleri üzerinde önemli ve belirgin işlevlere sahiptir (Lukaszewski and Blevins 1996, Demirtaş 2004). Ayrıca hücre bölünmesi, uzaması ve nükleik asit metabolizmasında, oksin hormon metabolizmasında, gametlerin oluşumu, döllenmenin artırılması, çiçek sterilitesinin azaltılmasında da etkileri olduğu bilinmektedir (Anonim 2008 ). 6

18 Aksu (2008) tarafından yapılan çalışmanın araştırma sonuçlarına göre Ege Bölgesinde yaygın olarak bağcılık yapılan alanlarda toprakların kireçli ve yüksek ph ya sahip oldukları belirlenilmiştir. Araştırma sonucunda yer alan elektriksel iletkenlik değerlerine göre araştırma yapılan bağ alanlarında tuzluluk probleminin olmadığı belirtilmiştir. Bununla birlikte bağcılık yapılan yöre topraklarının bor kapsamlarının % 28 inde fazla ve % 9 unda çok fazla olduğu belirlenmiştir. Bu analiz sonuçlarına göre bağ alanlarından Salihli ve Alaşehir bölgelerinin tamamında orta ve şiddetli düzeyde bor toksisitesinin görülebileceği belirtilmiştir. Aksu (2008) tarafından yapılan analiz sonuçlarına göre bitkilerin % 77 sinde B un fazla olduğu ve bağ alanlarından Salihli (% 94), Çal (% 84) ve Alaşehir (% 100) ünde yaprak bor düzeylerinin fazla olduğu, bitkilerin % 21 inde Na un ve % 10 unda da Cl un kritik düzeyde olduğu belirtilmiştir. Bu çalışmada; ülkemizde yaygın olarak kullanılan Amerikan asma anaçlarının (5 BB, 41 B, 99 R, 110 R, 1103 P, 1616 C) ve Sultani Çekirdeksiz asma çeşidinin tuzluluk, bor (B) ve kombine tuzluluk ve B toksisitesine tolerans mekanizmalarının oksidatif stres ile ilgili fizyolojik parametreler ve antioksidan (süperoksit dismutaz; SOD, katalaz; CAT ve askorbat peroksidaz; APX) enzim aktiviteleri ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla farklı düzeylerde tuzlulukla birlikte B içeren ortamlarda belirtilen 6 asma anacı ve Sultani Çekirdeksiz üzüm çeşidi test edilerek, tuz ve kombine tuz ile bor uygulamalarına bağlı olarak bitkilerin yaş ve kuru ağırlıklarındaki azalmalar ve tuz konsantrasyonları bakımından çeşitler arasındaki ilişkiler belirlenerek asma çeşitlerinin tuz ve bor stresine tolerans düzeyleri ve antioksidan enzim aktivitelerinin toleranstaki etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. 7

19 2. KAYNAK ÖZETLERİ 2.1 Tuzluluk ve Tuz Stresinin Etkileri Downton et al. (1990), asmada tuzluluğun stoma davranışına etkilerini araştırdıkları çalışmada 165 mm klorürün fotosenteze etkisini incelemişlerdir. Artan tuz konsantrasyonlarında ve klorür uygulamasıyla birlikte bitki hücrelerinde CO 2 in kısmi basıncın, buna bağlı olarak da fotosentezin ve bitkide stoma hareketinin azaldığını tespit etmişlerdir. Walker (1994) tarafından asmaların tuzluluğa tepkilerinin araştırıldığı çalışmada, asma yaprakları içerisindeki Cl - konsantrasyonunun artışı ile karşılıklı olarak CO 2 özümleme oranının, büyümenin ve salkım sayısı ile meyve gelişiminin azaldığını belirtmiştir. Sodyum (Na + ) ve klor (Cl - ) konsantrasyonunun yükselmesi, Ramsey gibi anaçların şeker içeriğini ve asitliğini azaltırken; üzerine aşılı Sultani Çekirdeksiz üzüm çeşidi gibi çeşitlere klor taşınımı ve alımına karşı direnç veya kısıtlama göstermesi nedeniyle, yüksek tuz konsantrasyonu altında daha yüksek ürün alındığını, dolayısıyla tuzluluğa karşı toleransın yüksek olduğunu bildirmiştir. Troncoso et al. (1999), 11 farklı asma anacının in vitro koşullarda artan tuz konsantrasyonuna (0, 50, 85, 120, 155 mm NaCl) tepkilerini incelemişlerdir. In vitro koşullar altında büyüyen tohumların sayısı ve köklenme yeteneği tuzlulukla ilişkilendirilmiştir. Anaçlar tuza hassasiyetlerine göre; en hassas olanlar (41 B, R.Lot, 110 R, 140 R ve ); orta seviyede hassas (dirençli) olanlar (13.5 ve Ramsey); tamamen toleranslı (dayanıklı) olan çeşitler (196-17, CH-1, CH-2 ve Superior) olarak belirlenmiştir. Bitki aksamlarının besin elementi ve nisbi nem içeriği ölçümleri artan tuz konsantrasyonlarında, bütün bitkilerin köklerine ve tüm aksamlarına (yaprak, gövde ve sürgün) su girişini azalttığını gösterirken; tuza toleranslı bitkilerde, Na + ve Cl - birikiminin yüksek olduğunu belirtmişlerdir. 8

20 Sivritepe ve Eriş (1998), tuza orta derecede hassas olan 5 BB ve tuza dayanıklı olan 1613 asma anaçlarına 5 farklı konsantrasyonlarda NaCl (%0.00, 0.25, 0.50, 0.75 ve 1.00) içeren tuz stresi uygulanmıştır. Tuz uygulamaları her iki anaçta da kök, gövde, sürgün + yaprak sapı ve yaprak ayası olmak üzere bitkinin tüm organlarında Na birikimine neden olurken, bu organlarda Na:Ca oranları artmış, K:Na oranları azalmıştır. Tuz uygulamalarının Na birikimi ve iyon dengeleri üzerine olan etkileri bakımından, anaçlar arasında temel bazı farklılıkların olduğunu belirlemişlerdir. Anaçlardan, 1613 anacının 5 BB den farklı olarak kökleriyle daha az Na absorbe etmesi ve Na u yapraklarından uzak tutabilmesi özelliklerinden dolayı 1613 anacının tuza dayanıklı olmasında etkili faktör olduğunu belirlemişlerdir. Sivritepe and Eriş (1999), 3 farklı üzüm çeşidine (Çavuş, Müşküle ve Sultani Çekirdeksiz) 5 farklı NaCl konsantrasyonlarında (% 0.00, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00) tuz uygulamışlardır. Artan NaCl konsantrasyonları ve uygulama süresine bağlı olarak bitki aksamlarında büyüme, toplam klorofil miktarı ve canlılığın azaldığını belirlemişlerdir. Tuz uygulamalarına en yüksek toleransın Çavuş üzüm çeşidinde olduğu, bunu Sultani Çekirdeksiz ve Müşküle üzüm çeşitlerinin izlediği belirtilmiştir. Kara ve Özeker (1999), çalışmalarında Harmony, Dogridge, Ramsey, C, 1616 C, 99 R ve 110 R anaçları üzerine aşılanmış Yuvarlak Çekirdeksiz üzüm çeşidinin yaprak genişliği, uzunluğu, yaş ve kuru ağırlığı ile stoma sayılarını saptamışlardır. Yıllara göre yaprak özelliklerinde istatistiki olarak önemli değişikliklerin gözlenmediğini, her iki yılda da 99 R ve 110 R anaçlarının stoma yoğunluğu bakımından üst sıralarda yer aldığını, ayrıca stoma sayısı ile incelenen yaprak özellikleri arasındaki ilişkilerin istatistiki açıdan önemli olmadığını belirtmişlerdir. Fisarakis et al. (2001), kendi kökü üzerinde yetişen ve 41 B, 110 R, 1103 P ve SO4 anaçlarının üzerine aşılanan 1 yaşındaki Sultani Çekirdeksiz üzüm çeşidini 1:1 oranında hazırlanmış kum ve perlit karışımında yetiştirip; 5, 25, 50 ve 100 mm NaCl içeren besin çözeltisi ile sulamışlardır. Tuz uygulamasına tepki olarak stoma direnci, dokularda mineral konsantrasyonu ve büyüme değişimini 70 gün süresince incelemişlerdir. Artan 9

21 tuzlulukla birlikte dokulardaki tuz konsantrasyonunun önemli ölçüde arttığı; dokularda sodyumdan daha çok klor birikiminin olduğu ve bitkide sürgün gelişiminin, toplam kuru ağırlık ile yaprak alanının tüm tuz düzeylerinde azaldığı belirlenmiştir. Storey et al. (2003) tarafından Sultani Çekirdeksiz üzüm çeşidi üzerine aşılı ve olmak üzere 2 farklı genotipteki asma anacına 25 mm NaCl uygulanarak Na + ve Cl - iyonlarının birikiminin incelendiği çalışmada, tuzluluğun ve genotiplerinde hücre tipine göre, iyon birikimi ve iyon alımlarında önemli farklılıklar yarattığını belirlemişlerdir. Paranychianakis et al. (2004) tarafından tuzlu suyun Sultani Çekirdesiz üzüm çeşidi üzerine aşılı 41 B, 1103 P ve 110 R anaçlarına etkileri araştırılmıştır. Tuzlu bölgelerde yetiştiriciliği yapılan asma anaçlarının farklı tuz konsantrasyonlarında yağmurlama sulama suyu ile sulama suyu kalitesinin anaçlar üzerine yapmış oldukları etkiler incelenmiştir. Anaçların sürgün uzunluklarının büyüme döneminde önemli derecede tuzluluktan etkilendiği, tuzluluk nedeniyle asma anaçlarının tüm vejetatif aksamlarının gerilediği belirtilmiştir. Charbaji and Ayyoubi (2004), Ashlamesh, Helwani, Kassofee ve Khoudeiry olmak üzere dört farklı asma çeşidine (Vitis vinifera), 0, 10, 20, 30, 40, 80, 120 ve 150 mm NaCl olmak üzere artan tuz konsantrasyonlarında tuz stresi uygulamışlardır. Bazı çeşitlerde 10 ve/veya 30 mm NaCl konsantrasyonlarında sürgün uzunluğunda ve yaprak sayısında artış gözlenirken, 150 mm NaCl konsantrasyonunda çeşitlerden biri hariç diğer tüm çeşitlerin sürgün uzunluklarında azalış olduğunu; 80 mm NaCl ve daha fazla tuz konsantrasyonlarında tüm çeşitlerin klorofil miktarlarında azalış olduğunu belirlemişlerdir. Fisarakis et al. (2004), çekirdeksiz Thompson asmasının nitrat azotu (NO 3 -N), fosfor (P), magnezyum (Mg), kalsiyum (Ca) ve potasyum (K) içerikleri üzerine farklı anaç ve tuzun etkisini araştırmışlardır. Su kültüründe yetiştirilen asma anaçlarından 41B, SO4, 1103 P, 140 Ru, 110 R anaçları üzerine aşılı çekirdeksiz Thompson (Vitis Vinifera L.) 10

22 çeşidinin, nitrat azotu (NO 3 -N), Mg, P, Ca ve K içeriği üzerine tuzluluğun etkisini araştırılmıştır. Bitkiler, 25 L lik saksılarda yetiştirilerek içerisine 5, 25, 50 ve 100 mm NaCl uygulanmış, %50 lik Hoagland besin çözeltisi ile 60 gün süreyle düzenli olarak sulanarak anaçlar tuzluluğa maruz bırakılmıştır. Bu süre sonunda yaprak, yaprak ayası, petiol, kök, gövde ve sürgünlerin K, Ca, Mg, P ve NO 3 -N u içerikleri belirlenmiştir. Artan tuz konsantrasyonlarında bitkilerin yaprak ayası, petiol ve sürgünlerin P içeriği tuzlulukla birlikte artarken; NO 3 -N ve K içerikleri azalmıştır. Tuz stresinin sürgünlerde Ca ve Mg; gövdede P ve Mg; kökte ise P, Ca ve Mg içeriklerini etkilemediği belirlenmiştir. Estan et al. (2004), domates bitkisinde aşılı çeşitlerin sürgünlerinde sodyum ve klorürün taşınımlarına bakarak tuz toleransını araştırdıkları çalışmada artan tuz konsantrasyonlarında (0, 25, 50 ve 75 mm NaCl) yapraklardaki fizyolojik değişiklikleri ve meyve verimini incelemişlerdir. Aşılı çeşitlerde meyve veriminin 25 mm NaCl uygulamasında, 50 ve 75 mm NaCl uygulamasına göre olumlu etkilendiğini belirtmişlerdir. Bazı çeşitlerde de %80 e kadar ürün artışı olduğunu tespit etmişlerdir. Aşılı çeşitlerde 25 mm NaCl uygulamasının, 50 ve 75 mm NaCl e göre bitki gelişimini olumlu etkilediğini, kökteki etkilerin daha az, meyvedeki etkilerin daha fazla olduğunu belirtmişlerdir. Hepaksoy et al. (2006), Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera) asma çeşidinde artan tuz konsantrasyonuna (1.8, 3.3 ve 4.8 ds m -1 ) sahip sulama suyundaki tuzluluğun iyon birikimine, turgora, ürüne ve kaliteye etkilerini incelemişlerdir. Düşük (1.8 ds m -1 ) ve orta (3.3 ds m -1 ) seviyelerde tuzlulukla birlikte bitki optimum gelişme gösterirken, 4.8 ds m -1 düzeyinde tuzlulukta bitki gelişiminin azaldığı, tuz konsantrasyonu arttıkça bitki besin maddesi alınımının azaldığı, asmanın tuza toleransının da azaldığı belirtilmiştir. Müftüoğlu vd. (2006), tarafından bazı sofralık üzüm çeşitlerinin tuza toleranslarını belirlemek amacıyla alınan tek gözlü kalemlerde kök yaş ağırlığı, kök kuru ağırlığı, kök su içeriği, sürgün yaş ağırlığı, sürgün kuru ağırlığı, sürgün su içeriği, bitki yaş ağırlığı, bitki kuru ağırlığı, bitki su içeriği, kalem su içeriği, sürgün uzunluğu, boğum sayısı ve 11

23 yaprak sayısı parametreleri belirlenmiştir. Bütün parametreler bir arada değerlendirildiğinde, en yüksek konsantrasyonlarda bile (15000 mg/l ve mg/l) tuza en fazla tolerans gösteren çeşidin Amasya üzüm çeşidi olduğu ve bunları Cardinal üzüm çeşidi, Italia ve Yalova İncisi çeşitlerinin izlediği belirlenmiştir. Hamrouni et al. (2008) tarafından asma genotiplerinin tuz stresine toleransları araştırılmak üzere in vitro koşullar altında bazı asma anacı ve çeşitlerinin tuza hassasiyetlerinin test edildiği çalışmada 7 farklı tuz konsantrasyonu (0, 20, 50, 80, 100, 150 ve 200 mm NaCl) uygulanmış ve farklı büyüme parametreleri analiz edilmiştir. Canlı kalma süresi, sürgün uzunluğu, tomurcuk ya da sürgün gözü oluşumu ve köklenme kapasitesinin ölçüldüğü belirtilmiştir. Elde edilen bulgular in vitro koşullarda yetişen asmaların büyüme ve gelişimini tuzluluğun azalttığını göstermiştir. Uygulanan NaCl konsantrasyonu arttıkça hücre büyümesi sonucu doku kültüründeki çoğalma, büyüme, köklenme ve sürgünlerin canlılığı azalmıştır. Stresin ilk semptomlarının yapraklardaki nekrozlar olduğu, 80 mm NaCl uygulamasında 10 gün sonra görülmeye başlandığı ve sonuçta bitkilerin kurumasına neden olduğu gözlenmiştir. Tuzluluktan dolayı bitkideki zararlanmaların miktarının, genotip ve NaCl konsantrasyonuna bağlı olarak değişiklik gösterdiği belirtilmiştir. Tuz uygulamalarına en dayanıklı asma çeşitlerinin Sejnene ve Asli, orta hassasiyette olanların Saouadi ve Sakasly olduğu ve bu genotipleri ise hassas olan Razegui, 1103 P, 41 B, SO4 genotiplerinin takip ettiği belirlenmiştir. Sairam et al. (1998), üç farklı buğday genotipinde antioksidan sistemlerin su stresine toleranslarını araştırdıkları çalışmada, kuraklığın H 2 O 2 birikimi ve lipid peroksidasyonu miktarlarında artışa, askorbik asit içeriğinde ise azalışa neden olduğunu saptamışlardır. Süperoksit dismütaz, askorbat peroksidaz ve katalaz gibi antioksidan enzimlerin aktivitelerinin su stresi altında önemli derecede artış gösterdiğini, kuraklığa toleranslı olan genotipte askorbat peroksidaz ve katalaz aktivitesi ile askorbik asit içeriği yüksek iken H 2 O 2 akümülasyonu ve lipid peroksidasyonunun (MDA içeriği) düşük olduğunu; su stresi altındaki hassas genotipler ile kıyaslandığında ise, antioksidan enzim aktivitesi ile askorbik asit içeriğinin düşük, H 2 O 2 içeriğiyle lipid peroksidasyonunun yüksek bulunduğunu belirlemişlerdir. Yüksek sıcaklığa toleranslı çeşitte ise orta seviyede 12

24 hassasiyet görülürken, iyi sulanan koşullar altında SOD aktivitesinin ancak genotipler arasında önemli farklılıklar gösterdiği, H 2 O 2 enzim sistemlerinin de (askorbat peroksidaz ve katalaz) oksidatif strese neden olan kuraklığa karşı toleranslı olduğu için tek başına SOD aktivitesinden daha önemli bulunduğunu belirlemişlerdir. Sairam and Saxena (2000), üç farklı buğday genotipinde su stresi ve oksidatif stresin antioksidan sistemlerle enzimlere etkilerini inceledikleri çalışmada, stres sonucunda lipid peroksidasyon seviyesi artarken; membran stabilitesi, klorofil ve karoten içeriklerinin azaldığını saptamışlardır. Stres altındaki genotiplerde antioksidan enzimlerden askorbat peroksidaz, glutation redüktaz ve spesifik olmayan peroksidaz aktivitelerinin de önemli derecede artış gösterdiğini belirlemişlerdir. Sreenivasulu et al. (2000) tarafından tuza toleranslı ve tuza hassas cindarı (Setaria italica) çeşitlerinde farklı NaCl düzeylerinin antioksidan enzimlere etkileri araştırılmıştır. Tuz stresi altında tuza toleranslı çeşidin toplam superoksit dismutaz (SOD) ve askorbat peroksidaz (APX) aktivitesi artış gösterirken, hassas çeşidin tohumlarında şiddetli tuz stresinde bütün enzim aktiviteleri azalış göstermiştir. Tuzun sebep olduğu oksidatif toleransın antioksidan enzimlerin organa bağlı sinyallerle organa bağlı aktivitelerinin artırılmasıyla sağlanabileceği belirtilmiştir. Prochazkova et al. (2001), çimlenmeden itibaren erkenci ve geçci iki mısır bitkisinin yapraklarında tüm gelişim dönemince oksidatif stres ve antioksidan enzimlerin etkilerini araştırmışlardır. Lipid peroksidasyonu ve hidrojen peroksit miktarının, genç yapraklardan gelişimini tamamlamış yapraklara doğru arttığını, süperoksit dismütaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX), peroksidaz (POX) ve katalaz (CAT) aktivitelerinde de artış olduğunu belirlemişlerdir. Sairam and Srivastava (2001), buğday bitkisinde su stresinin hidrojen peroksit birikimi ve antioksidan enzimlere etkisini incelemişlerdir. Su stresinde buğday bitkisinin nisbi nem içeriği, askorbik asit içeriği ve membran stabilitesi azalırken, hidrojen peroksit ve 13

25 MDA içeriği, lipid peroksidasyonu ve tüm antioksidan enzim aktivitelerinin (SOD, CAT ve APX) araştırmada yer alan tüm buğday genotiplerinde artış gösterdiği belirlenmiştir. Sairam and Srivastava (2002), buğday genotiplerinde uzun dönemde uygulanan tuz stresinin antioksidan aktivitelerde yarattığı değişiklikleri incelemişlerdir. Tuzlu koşullarda, nisbi nem içeriği, klorofil, membran stabilite indeksi ve askorbik asit içeriği azalırken, hidrojen peroksit, MDA içeriği, lipid peroksidasyonu ve süperoksit dismütaz aktivitesinin arttığını belirtmişlerdir. Sairam et al. (2002), tuz stresine toleransları birbirlerinden farklı olan iki farklı buğday çeşidinin antioksidan enzim aktivitelerindeki değişimleri incelemişlerdir. Buğday çeşitlerinin nisbi nem içeriği, klorofil, karoten, membran stabilite indeksi, azalırken; hidrojen peroksit, MDA içeriği, prolin, SOD, CAT ve GR aktivitelerinin arttığını belirlemişlerdir. Arbona et al. (2003) farklı tuz konsantrasyonlarında turunçgillerde enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanların verdikleri tepkileri incelemişlerdir. Oksidatif stres, tuzluluğun etkisiyle bitkilerde zararlanmaların olduğunu göstermiştir ve oksidatif zararlanmaları; MDA içeriği, SOD, APX, CAT ve GR aktiviteleri ile enzimatik olmayan antioksidanların miktarlarını ve 1-aminocyclopropane-1-carboxylic asit ile prolin birikimini ölçerek belirlemişlerdir. Tuzun neden olduğu oksidatif strese enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanları artırarak tepki göstermiştir. Tuz stresi süresi uzadıkça bu savunma bileşik ve enzimlerinin arttığı görülmüştür. MDA içeriğinde önemli bir değişiklik olmamıştır. Bu nedenle tuzun neden olduğu oksidatif stresden çok klor stresinin zararlı olduğu belirlenmiştir. Bunlara ilaveten 30 mm NaCl uygulanan bitkilerde 7 günde prolin içeriğinin en yüksek seviyeye ulaştığı, uygulanan tuz miktarı arttıkça bitkideki prolin içeriğinin de arttığı saptanmıştır. Rahnama et al. (2003) tarafından 0, 50, 100 ve 150 mm NaCl uygulanmış, 4 farklı patates bitkisinin büyüme ve gelişiminde önemli derecede azalış tespit edilmiştir. SOD aktivitesinin de tuz uygulamalarına bağlı olarak azalış gösterdiği belirlenmiştir. Ancak 14

26 H 2 O 2 zararını gideren enzimlerin aktivitesi diğerlerinden farklı sonuç göstermiştir. Askorbat peroksidaz aktivitesi azalırken, peroksidaz aktivitesi artmış, tuz stresi altında katalaz aktivitesinin de artış gösterdiği belirlenmiştir. Yildirim et al. (2004), Razaki çeşidi ve 1616 C asma anacında tuz (NaCl) stresine karşı antioksidan sistemlerin göstermiş olduğu tepkileri araştırmışlardır. Yapılan çalışmada farklı tuz konsantrasyonları uygulanan, Razaki çeşidi ve 1616 C anacında glutasyon, askorbik asit, lipid peroksidasyonu seviyeleri ve serbest enzim radikallerinin aktiviteleri incelenmiştir. 12 mm NaCl uygulandıktan 7 gün sonra hem Razaki çeşidinin hem de 1616 C anacının yapraklarında glutasyon peroksidaz, katalaz aktivitesi ve MDA ile indirgenmiş glutasyonda protein ve yaş ağırlık esasına göre önemli derecede artış olmuştur. Tuzlu koşullarda tuz uygulandıktan 7 gün sonra SOD aktivitesi hem kontrolde hem de tuz uygulamalarında artış göstermiştir. Razaki çeşidinde glutasyon peroksidaz aktivitesi, 12 mm NaCl uygulamasından 7 gün sonra en üst düzeye ulaşmıştır. Başlangıçta çok düşükken, tuz uygulamasındaki artışa bağlı olarak 7 gün içinde 1616 C anacı ve Razaki çeşidinde katalaz aktivitesi de artmıştır. Nitrit seviyesi 4 gün süresince 1616 C anacında kontrole göre daha düşük olmuştur. Demiral and Türkan (2004), tuz toleransları farklı iki çeltik çeşidinin kökünde, MDA, serbest prolin içeriği, glutation redüktaz (GR), askorbat peroksidaz (APX), peroksidaz (POX), katalaz (CAT), süperoksit dismütaz (SOD) gibi antioksidan enzim aktivitelerindeki değişiklikleri araştırmışlardır. Aktif oksijen türlerinin NaCl ün hücresel toksikliğinde rol oynadığını ve iki çeşit arasında antioksidan savunma sistemlerinin aktivasyonunda farklılıklar olduğunu saptamışlardır. Her iki çeşidin köklerinde de artan tuzlulukla beraber GR ın azaldığını, CAT ve APX aktivitelerinin tuza toleranslı çeşitte artan tuzlulukla birlikte arttığını ama tuza hassas çeşitte azaldığını belirlemişlerdir. Tuza toleranslı çeşitte POX aktivitesinin artan tuz konsantrasyonu ile birlikte azaldığını, tuza hassas çeşitte ise arttığını belirtmişlerdir. Her iki çeşidin SOD aktivitesinde artan tuzlulukla birlikte değişiklik görülmediğini, MDA konsantrasyonunun tuz stresi altında hassas çeşitte arttığını, diğer çeşitte ise değişiklik gözlenmediğini belirtmişlerdir. 15

27 Jebara et al. (2005), adi fasulye (Phaseolus vulgaris) bitkisinde tuz stresi altında askorbat peroksidaz, katalaz ve süperoksit dismütaz gibi antioksidan enzim aktivitelerindeki değişimleri nodül, kök ve serbest rizobiyal türlerinde incelemişlerdir. İki farklı genotipteki fasulyeyi aşılayarak 50 mm NaCl uyguladıkları bu çalışmada, bitkinin büyümesi, nodülasyonu ve azot fiksasyonu belirlenmiştir. Tuz stresi altında özellikle nodüllerde olmak üzere bütün parametrelerin tuzluluktan etkilendiğini, büyümenin tercihen köklerde daha fazla olduğunu vurgulamışlardır. Tuz stresi altında bitki gelişimi, azot fiksasyonu ve antioksidan savunma enzimlerinin etkilendiği belirlenmiştir. Stepien and Klobus (2005) tarafından tuz stresi altında C3 ve C4 bitkilerinin yapraklarında antioksidan enzimlerle savunma mekanizmalarının karşılaştırıldığı bu çalışmada iki mısır (C4) ve iki buğday (C3) çeşidine 50, 100 ve 150 mm NaCl uygulamasının süperoksit dismütaz (SOD), askorbat peroksidaz (APX) ve glutation redüktaz enzimleri ile fotosentez kapasitesi ve MDA içeriğine etkisi incelenmiştir. Besin çözeltisine tuz ilavesinin her iki bitki türünün yaprağında antioksidanların miktarını artırdığı ve tuzlu koşullarda yetiştirilen her iki bitki türünde tuz stresine bağlı olarak lipid peroksidasyon değerlerinin artış gösterdiği belirtilmiştir. Nguyen et al. (2005), çeltik (Oryza sativa L. cv. Anapurna) bitkisi ile Echinochloa oryzicola bitkisinde tuz stresinin iyon birikimi ve antioksidan enzim aktivitelerine etkisini araştırmışlardır. Echinochloa oryzicola bitkisi tuza çeltikten daha fazla toleranslı bulunmuştur. Çeltikte, Na + alımı azaltmamasına karşın, antioksidanların kapasitesinin daha yüksek olduğu, tuz uygulaması arttıkça yapraklar nisbi nem içeriğinin azalış gösterdiği, yaprak uzunluklarının ise arttığı belirtilmiştir. Antioksidan enzim aktivitelerinden SOD aktivitesinin çeltikte artış gösterirken diğer bitki de azaldığını, GR aktivitesinin ise çeltikte artarken diğer bitkide değişmediğini, APX aktivitesinin çeltikte %30-40 oaranında daha fazla olduğu; CAT aktivitesinde ise kontrol bitkisine göre her iki bitkide de artış olduğu, tuz uygulamasının sonlarına doğru ise gün geçtikçe, çeltikte %25 oranında azalış görüldüğü belirtilmiştir. Bu yüzden iki bitkinin tuza tolerans mekanizmalarının farklılık göstermekte olduğu bildirilmiştir. 16

28 Neto et al. (2005) tuz stresinin iki farklı mısır genotipinin yaprak ve köklerinde lipid peroksidasyonu ve antioksidan enzim aktivitesine etkisini araştımışlardır. Tuz stresi uygulanmış bitkilerde APX, GPX, GR ve SOD enzim aktivitesinin arttığı, katalaz aktivitesini tuza toleranslı çeşitte tuz stresinden etkilenmediği, kökte süperoksit dismütaz ve katalaz aktivitelerinin azaldığı, APX, GPX ve GR aktivitelerinde değişiklik olmadığı belirlenmiştir. Sekmen et al. (2007), sinirotu bitkisinin tuza hassas (Plantogo media) ve tuza toleranslı (Plantago maritima) olan 2 farklı çeşidine 0, 100 ve 200 mm NaCl uygulayarak tuz stresinde stoma direnci, nisbi nem içeriği, lipid peroksidasyonu ve antioksidan enzimlerin tuza tepkilerini incelemişlerdir. Tuza hassas olan çeşitte sürgün uzunluğu, sürgün kuru ağırlığı ve yaprak su içeriği azalırken, tuza toleranslı olan çeşitte bir değişiklik gözlenmediği saptanmıştır. Tuz stresi, bitkide stoma direncinin azalmasına neden olurken, bu etki tuza toleranslı çeşide göre tuza hassas çeşitte daha fazla olmuştur. Artan tuz konsantrasyonlarına bağlı olarak, tuza hassas çeşitte SOD, CAT ve GR aktiviteleri azalırken, APX ve MDA artmış, POX aktivitesi ise 200 mm tuz uygulamasında artış göstermiştir. Tuza toleranslı çeşitte ise CAT, APX, GR, SOD ve POX aktiviteleri artarken, MDA azalış göstermiştir. Tuzluluğun neden olduğu oksidatif zararlanmalara karşı en iyi savunma mekanizmasını tuza toleranslı çeşidin gösterdiğini, tuza toleranslı çeşidin, tuza hassas çeşitten daha yüksek oranda antioksidan enzim içerdiğini belirlemişlerdir. 2.2 Bor Toksisitesi ve Bor Toleransı Güneş vd. (2000), 8 farklı mısır çeşidinin B toksisitesine duyarlılıklarını araştırdıkları çalışmada boru toprağa 0, 10 ve 30 mg kg -1 düzeylerinde H 3 BO 3 den uygulayarak, deneme sonunda bitkilerin yaş ve kuru ağırlıkları ile B konsantrasyonları ve içeriklerini belirlemişlerdir. Yaş ve kuru bitki ağırlıkları ile bitkilerin B konsantrasyonları ve B içerikleri arasındaki ilişkilerden yararlanılarak mısır çeşitlerinin B toksisitesine duyarlılıklarını saptamışlardır. Yaş ve kuru ağırlık bakımından bitkilerin B toksisitesine duyarlılıkları yüksekten düşüğe doğru çeşitler arasında sıralanarak, yüksek B a 17

29 duyarlılıkları düşük olan çeşitlerin yüksek olan çeşitlere göre daha fazla B içerdiklerini belirlemişlerdir. Soy ve Güneş (2003), domates bitkisinde B toksisitesini engellemede fosforun etkisini sera denemesi ile araştırdıkları çalışmada saksılara 3000 g toprak doldurarak 0, 10, 20 ve 40 mg kg -1 B ve 10, 50, 100 ve 200 mg kg -1 P uygulamışlardır. Bitkilerin vejetatif aksam ve kök kuru ağırlıkları ile genç ve yaşlı aksamların B ve P konsantrasyonlarını belirlemişlerdir. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, 40 mg kg -1 B uygulaması ile B toksisitesi görülmüş, vejetatif aksam ve kökün kuru ağırlıkları azalış göstermiştir. Borun toksik etki göstermiş olduğu düzeyde (40 mg kg -1 ), bitkilerin B konsantrasyonları toksik olarak kabul edilen kritik seviyenin üzerinde olmuştur. Fosfor uygulamasıyla, bitkilerin B konsantrasyonları azalmış ve B toksisitesinin neden olduğu kuru ağırlıktaki azalmalarda düşüş görülmüştür. Sonuç olarak, domateste B toksisitesini engellemede fosfor uygulamasının etkili olduğunu belirlemişlerdir. Reid et al. (2004), tek ve çift çenekli bitkiler ile alg türlerinde, bitki bor konsantrasyonunun 1-5 mm B olduğu aralıkta büyümenin keskin bir şekilde engellendiğini belirtmişlerdir. Bor toksikliği nedeniyle, bitki büyümesi sınırlanmıştır. Buğdayda, kök gelişmesinde engellenmenin yüksek olması, yüksek miktarda borun kök uçlarına uygulandığında görüldüğünü ancak köklerin daha yaşlı olan kısımlarında görülmediğini, yapraklarda da bor konsantrasyonu yönünden farklılıkların olduğunu ve bunun görsel toksiklik belirtileriyle uyum içinde olduğunu belirtmişlerdir. Yüksek bor konsantrasyonunda birçok hücre fonksiyonları engellenmiş ve yaşlı dokularda görülen bu toksitenin tek bir hücre fonksiyonunu engellemesinden değil, birçok fonksiyonu engellemesinden kaynaklandığını ve bunu da fotooksidatif stresin şiddetlendirdiğini belirlemişlerdir. Gunes et al. (2006) yaptıkları çalışmada asma bitkisinde (Vitis vinifera L.), bor toksisitesinin antioksidanlara ve stomalara verdiği tepkileri araştırmışlardır. 5 BB anacı üzerine aşılı Kalecik Karası üzüm çeşidinde artan bor konsantrasyonlarının (0, 10, 20 ve 30 mg kg -1 ) stoma direnci, lipid peroksidasyonu (MDA), membran permeabilitesi (MP), 18

30 lipoksigenaz aktivitesi (LOX), prolin içeriği (PRO), H 2 O 2 birikimi ve tüm antioksidan enzim aktivitelerine (süperoksit dismütaz, SOD; katalaz, CAT ve askorbat peroksidaz, APX) etkisini incelemişlerdir. Toksik düzeylerde bor uygulamalarının bitki yaprak ve köklerinde bor konsantrasyonunu önemli derecede azalttığı; anacın yaprak, gövde, kabuk ve köklerinde uygulanan bor konsantrasyonlarına bağlı olarak artış gözlenildiği; borun asma yapraklarında akümüle olduğu belirtilmiştir. Aşırı bor alınımında özellikle de 20 ve 30 mg kg -1 B uygulamalarında, yaprakların stoma direncinde artış gözlendiğini, bor toksikliği sonucunda membran permeabilitesi, MDA ve H 2 O 2 konsantrasyonlarının arttığını, prolin ve lipoksigenaz aktivitesinin azalış gösterdiğini belirlemişlerdir. Cervilla et al. (2007), iki farklı domates çeşidine 0.05, 0.5 ve 2 mm B olmak üzere artan düzeyde bor uygulayarak yetiştirdikleri domates yapraklarında kuru ağırlık, nisbi yaprak gelişim oranı, toplam ve serbest B, H 2 O 2, MDA, glutation, şekerler, toplam enzimatik olmayan antioksidan aktivitesi ve superoksit dismutaz aktivitesi, katalaz, askorbat peroksidaz, monodehidroaskorbat redüktaz, dehidroaskorbat redüktaz, glutation redüktaz, askorbat oksidaz ve L-galaktoz dehidrogenaz gibi antioksidan bileşiklerin bor toksikliğine tepkilerini araştırmışlardır. Yapraklarda bor toksikliği sonucunda, MDA ve H 2 O 2 içeriğinin her iki çeşittede artış gösterdiği belirtilmiştir. Bor toksisitesi her iki çeşitte askorbat konsantrasyonunu da artırmıştır. Askorbatın ve antioksidan enzimlerin aktivitesinin de bu artışa neden olduğu belirtilmiştir. Yüksek bor konsantrasyonuna sahip domates yapraklarında orta derecede oksidatif zararlanmaların olduğu gözlenirken, antioksidan enzim aktivitelerinde genel olarak bir artış olduğu belirlenmiştir. Özellikle, bor toksisitesinin bazı enzim aktivitelerini ve düşük seviyede askorbatı artırmakta olduğu belirtilmiştir. 2.3 Tuzluluk ve Bor Toksisitesinin Etkileri Alpaslan and Gunes (2001), domates ve salatalık bitkilerinde bor ve tuz stresinin bitki gelişimine etkilerini araştırmışlardır. Tuzlu koşullarda toksik düzeyde bor uygulamasının bitkilerin membran permeabilitesini artırdığını, tuzsuz koşullarda ise hiçbir değişikliğe neden olmadığını belirlemişlerdir. 19

31 Güneş vd. (2003) 9 farklı asma anacı (Rup.du Lot., 5 BB, 5 C, 1103 P, 110 R, C, 1616 C, C, Harmony) üzerine aşılı 3 farklı üzüm çeşidi [Yuvarlak Çekirdeksiz (YÇ), Kalecik Karası (KK), Cabernet Sauvignon (CS)] ile bor toksisitesi ve tuzluluk olmak üzere iki ayrı sera denemesi şeklinde yürütülen bu çalışmada üzüm çeşitlerinin B, Na ve Cl alımları belirlenilmiştir. B toksisitesi çalışması için; anaçların karşılaştırıldığı denemede 0 ve 30 mg kg -1 B (H 3 BO 3 ) ve aşılı çeşitlerin karşılaştırıldığı denemede ise 0 ve 40 mg kg -1 B (H 3 BO 3 ) uygulamışlardır. Anaçlar ve çeşit/anaç kombinasyonları arasında B konsantrasyonları yönünden önemli farklılıklar belirlemişlerdir. Araştırma sonuçlarına göre; C ve 5 C anaçlarının diğer anaçlara göre daha tolerant olduğu, bu çeşitlerden Yuvarlak Çekirdeksiz için 1103 P ve 5 BB; Kalecik Karası için 41 B ve Cabernet Sauvignon için 1103 P anaçları üzerine aşılı bitkilerin daha az B içerdikleri ve söz konusu bu anaçlar ile anılan çeşitlerin bora karşı toleranslarını olumlu yönde etkiledikleri belirlenmiştir. Anaçların tuzluluğa karşı toleranslarının karşılaştırıldığı denemede 0 ve 30 mm NaCl, farklı anaçlar üzerine aşılı üzüm çeşitlerinin karşılaştırıldığı denemede de 0 ve 40 mm NaCl uygulanmış ve yapraklardaki Na ile Cl konsantrasyonları üzerine etkileri incelenmiştir. Elde edilen bulgulara göre; tuzlu koşullarda, anaçların ve farklı anaçlar üzerine aşılı çeşitlerin Na ve Cl alımları arasında önemli farklılıklar gözlenmiştir. Anaçlar arasında, daha yüksek Na alımı gerçekleştiren anaçlar Rup.du Lot, 1616 C, 1613 C ve Harmony ve yüksek Cl alımı gerçekleştiren anaçlar 1613 C, 1616 C, Harmony, 5 BB ve C ile çeşitler arasında Kalecik Karası, tuzluluğa karşı iyon akümülasyonu bakımından daha hassas genotipler olarak belirlenmiştir. Sotiropoulos et al. (2006a) tarafından kiraz anaçlarında borun ve tuzluluğun etkilerinin araştırıldığı bu çalışmada, tuzlulukla birlikte bor uygulamasının yaprakların klorofil içeriğini azalttığı belirlenmiştir. Düşük konsantrasyonda bor ve tuzun kombine etkisiyle bitkilerin sürgün boylarında ve yaprak sayılarında artış gözlemlenirken; sürgün ve yaprakların yaş ağırlıklarında da artış olduğu belirtilmiştir. Sotiropoulos et al. (2006b), armut anacının bora ve tuza tepkilerini araştırmışlardır. In vitro koşullarda 2 farklı B konsantrasyonu (0.1 ve 2 mm) ile 5 farklı tuz konsantrasyonunun (0, 10, 20, 40 ve 80 mm NaCl) kombine etkilerinin sürgün 20

32 boylarında farklılıklara neden olduğunu belirtmişlerdir. En uzun sürgün boyu 0.1 mm B ve 80 mm NaCl uygulamasında belirlenirken, sürgün sayılarındaki artış 0.1 mm B ve 0-20 mm NaCl uygulamasında olmuş, 20 ve 40 mm NaCl uygulaması ile tuzsuz ortamda tüm bor konsantrasyonları karşılaştırıldığında çeşitlerin taze ağırlıklarında önemli derecede artış gözlenmiştir. Yermiyahu et al. (2008) biber, buğday, domates ve nohut bitkilerinin gelişimi üzerine tuzluluğun ve bor toksisitesinin kombine etkilerini araştırmışlardır. Biberlerde tuzluluk ile bor fazlalığının antagonist etki gösterdiğini belirlemişlerdir. Lopez-Gomez et al. (2007), malta eriğinde (yenidünya) borun antioksidan sistemlerle birlikte tuza toleransının etkilerini araştırmışlardır. Yenidünya bitkisine orta ve yüksek seviye olmak üzere 20 ve 35 mm NaCl konsantrasyonlarında tuz uygulayarak bitkinin büyümesi ve gelişimine etkilerini incelemişlerdir. Bitki gelişiminde orta düzeyde (20 mm NaCl) tuz uygulaması sonucunda %44 ve yüksek düzeyde (35 mm NaCl) tuz uygulaması sonucunda % 65 oranında gerileme belirlemişlerdir. Bitki yapraklarında Na + konsantrasyonu artarken, Cl - konsantrasyonunda bir değişiklik gözlenilmemiştir. Orta düzeyde tuz uygulaması sonucu APX artarken, yüksek tuzlulukta SOD aktivitesi azalmıştır. Düşük konsantrasyonda tuz uygulamasına (5 mm NaCl, kontrol bitkisi) borun eklenmesiyle birlikte APX aktivitesinin arttığı belirlenmiştir. 20 mm NaCl, 0.2 mm B uygulaması yenidünya üzerine aşılı bitkilerde APX aktivitesini azaltmış, daha yüksek NaCl konsantrasyonlarında ise; bor APX seviyesini artırmıştır. Tuz uygulanmış bitkilerde bor düzeyleri SOD aktivitesinde artışa neden olurken, bor uygulamaları borun membranlar üzerine yaptığı koruyucu etkisi nedeniyle lipid peroksidasyonunu azaltmıştır. Eraslan et al. (2007), havuç bitkisinde tuzluluğun ve bor toksisitesinin antioksidan enzim aktivitelerine etkisini araştırmışlardır. Tuz uygulamasında 50 mmol NaCl kg -1 ve 25 mmol Na 2 SO 4 kg -1, bor uygulamasında ise 0 ve 25 mg kg -1 B uygulanmıştır. Bitkilerin sürgünlerinde toplam antioksidan aktivitesinin (AA) arttığını; tuz ve bor 21

33 uygulamalarının bitkilerin sürgünlerinde prolin içeriğini, katalaz aktivitesini ve hidrojen peroksit konsantrasyonunu etkilemediğini belirlemişlerdir. 22

34 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1 Amerikan Asma Anaçlarının Özellikleri Bu çalışmada kullanılan Amerikan asma anaçlarının özellikleri Çizelge 3.1 de verilmiştir. Çizelge 3.1 den de görüldüğü gibi seçilen anaçlar adaptasyon yeteneği, dayanıklılık ve tolerans açısından farklılık göstermektedirler. Tuza dayanım yönünden 41 B anacı çok duyarlı iken 5 BB, 110 R ve 99 R anaçları ile ilgili bilgi bulunmamaktadır. Diğer anaçların (1103 P ve 1616 C) ise sırayla 0.6 ve 0.8 g l -1 tuz düzeyine toleranslı olduğu belirtilmiştir. Çizelge 3.1 Amerikan asma anaçlarının genel özellikleri (Çelik vd. 1998) Adaptasyon Yeteneği b Anaçlar 5 BB 110 R 99 R 1103 P 1616 C 41 B Sultani Çekirdeksiz Gelişme kuvveti a Islak toprak Kuru ve yüzlek killi toprak Derin milli veya ağır tınlı toprak Derin ve kuru kumlu toprak Dayanıklılık c Filoksera Nematodlar Kuraklık Tolerans Aktif kireç (%) Tuz (g l -1 ) Çok duyarlı a 4: Kuvvetli, 1: Zayıf; b 4: Yüksek, 1: Düşük; c 5: Çok dayanaklı, 1: Çok duyarlı Toprak Örneğinin Alınması ve Denemenin Kurulması Deneme toprağı A.Ü. Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü Deneme Tarlalarından alınmıştır. Araştırmada kullanılan toprak örneği 20 cm lik derinlikten alınarak, 4 mm lik elekten geçirilmiş, gölgede hava kuru duruma gelinceye kadar kurutulmuş ve 23

35 laboratuvar analizleri için uygun duruma getirilmiştir. Sera denemesi vejetasyon dönemi başında kurulmuştur. Bu çalışmada 6 farklı asma anacı (5 BB, 41 B, 99 R, 110 R, 1103 P, 1616 C) ve Sultani çekirdeksiz üzüm çeşidinde bor ve tuzluluk olmak üzere 2 farklı stres koşulunun ayrı ve birlikte etkileri araştırılmıştır. Deneme tesadüf parselleri deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak 16 kg toprak alan plastik saksılarda kurutulmuştur. Asma anaçlarının, tuzluluk ve bor stresine toleranslarını belirlemek için toprak 0, 25 ve 50 mm seviyelerinde NaCl ve Na 2 SO 4 tuzu ile (1:1) oranında tuzlandırılmış; diğer taraftan tuz ve bor toksisitesinin beraber etkisini görmek amacıyla bir grup bitkiye belirtilen tuz seviyelerine ilave olarak 20 mg kg -1 bor (H 3 BO 3 ) uygulanmıştır. Denemede kullanılan asma anaçlarının çelikleri tarihinde içlerinde 16 kg toprak ve %5 perlit + %5 torf bulunan saksılara dikilmiştir. Ancak yeterince gelişim gösteremeyen asma anaçlarından SO4 ve 140 Ru denemeden çıkarılarak yerine ülkemizde Ege bölgesinde yaygın olarak yetiştirilen Sultani Çekirdeksiz asma çeşidi alınmıştır. Çeliklerin köklenme işlemi tamamlandıktan sonra tarihinde homojen gelişme ve köklenme gösteren çelikler seçilerek içlerinde 16 kg toprak ve %5 perlit + %5 torf bulunan saksılara şaşırtılmıştır. Dikilen asma anaçları sera koşullarına adapte olduktan sonra 25 ve 50 mm tuz uygulamaları ikiye bölünerek ve tarihlerinde birer hafta arayla 1:1 oranında NaCl:Na 2 SO 4 tuz karışımından, bor uygulaması ise tarihinde 20 mg kg -1 B olacak şekilde H 3 BO 3 ten uygulanmıştır. Daha sonra tarihinde temel gübreleme olarak her saksıya 100 mg kg -1 N olacak şekilde kompoze gübresi verilmiştir. Bakım, sulama ve rotasyonları yapılarak sera koşullarında yetiştirilmiş asma anaçları denemesinde bitkilerin değişik dönemlerdeki genel görünümü ile uygulamalar sonrası yapraklarda görülen tuz ve B toksisitesine ait görsel belirtiler ve hasat süresince yapılan bitki aksamlarına ayırma işlemleri Şekil de verilmiştir. Öte yandan

36 tarihinde başlanarak hasat dönemine kadar bitkilerden aşağıda açıklandığı şekilde örnekler alınmış ve analizlere tabi tutulmuştur. Şekil 3.1 Deneme başlangıcında çelikler şaşırtıldıktan sonra genel görünüm Şekil 3.2 Denemenin kurulmasından yaklaşık 3 ay sonra ( ) ve uygulamalar başlamadan önceki genel görünüm 25

37 Şekil 3.3 Uygulamalar başlatıldıktan sonra genel görünüm ( ) Şekil 3.4 Hasat öncesi genel görünüm ( ) 26

38 a b c d e f g Şekil 3.5 Yaklaşık 5 aylık gelişme dönemi sonunda ( ) yapraklarda ortaya çıkan tuz ve B toksisitesine ait belirtiler a) 99 R anacında, 25 mm Tuz uygulaması; b) 99 R anacında, 50 mm Tuz uygulaması; c) 99 R anacında, 25 mm Tuz+20 mg kg-1 bor uygulaması; d) 99 R anacında, 50 mm Tuz+20 mg kg-1 bor uygulaması; e) 1103 P anacında, 50 mm Tuz+20 mg kg-1 bor uygulaması; f) 1103 P anacında, 50 mm Tuz+20 mg kg-1 bor uygulaması; g) 41 B anacında, 50 mm Tuz uygulaması 27

39 Şekil 3.6 Kontrol (sol) ve 50 mm tuz (sağ) uygulamalarının 5 BB anacına etkisine ilişkin görünüm Şekil 3.7 Hasat işlemine ait genel görünüm 28

40 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Şekil 3.8 Hasatı biten anaçlarda gövde ile kabuğun ayrılma işlemleri a) hasat edilen anacın gövde görünümü; b) gövdenin kabuğunun soyulması işlemi; c) kabuğu soyulmuş gövde ile birlikte kabuklar; d) gövde kabuğunun soyulduktan sonraki hali; kabuğu soyulmuş gövdenin genel görünüşü; e) kabuğu soyulmuş gövdenin parçalara ayrılması; f) kabuksuz gövdenin genel görünüşü 29