Effects of Salt Stress on Early Seedling Development and Germination in Some Root Vegetables

Year 2024, Volume: 34 Issue: 1, 60 - 69, 30.06.2024

Ayşe Nur Şavkan , Ayşe Çandar

https://doi.org/10.18615/anadolu.1448114

Abstract

The challenge of increasing soil salinity poses a serious problem for agricultural production and food security worldwide. This study aimed to investigate the effects of salt stress on germination and early seedling stage of carrot, red radish, black radish and red beetroot seeds. During the research, the development of seeds under different salt levels (25 mM, 50 mM, 75 mM, 100 mM, 125 mM, and 150 mM) was investigated and parameters such as germination rate, velocity and vigor, salt tolerance index, shoot and root length, shoot and root fresh and dry weight were evaluated at seed and early seedling stages. As a result of the study, carrot seeds exhibited no germination at 150 mM salt concentration, while red beetroot and radish varieties showed 36.67% and 86.67% germination, respectively. Consequently, knowledge of these processes and investigation of germination and early seedling performance of these crops under salt conditions can contribute significantly to sustainable agricultural productivity and food security in areas affected by soil salinization.

Keywords

Salt stress, root vegetables, germination, germination parameters

Tuz Stresinin Bazı Kök Sebze Türlerinde Çimlenme ve Erken Fide Gelişimi Üzerine Etkileri

Abstract

Artan toprak tuzluluğu tehdidi, dünya genelinde tarımsal üretim ve gıda güvenliği açısından ciddi bir sorun teşkil etmektedir. Bu çalışma, tuz stresinin havuç, fındık turp, siyah turp ve kırmızı pancar tohumlarının çimlenme ve erken fide dönemi üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Araştırma sırasında tohumların çeşitli tuz seviyeleri (25 mM, 50 mM, 75 mM, 100 mM, 125 mM ve 150 mM) altında gelişimi incelenmiş, tohum ve fide aşamalarında; çimlenme oranı, hızı ve gücü, tuz tolerans indeksi, sürgün ve kök uzunluk, sürgün ve kökte taze ve kuru ağırlık gibi parametreler değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda havuç tohumları 150 mM tuz dozunda hiç çimlenme göstermezken, kırmızı pancarda %36,67, turp çeşitleri ise %86,67 oranında çimlenme görülmüştür. Sonuç olarak bu süreçlere ilişkin bilgiler, bu ürünlerin tuzlu koşullarda çimlenme ve erken büyüme performansının araştırılması, toprak tuzlanmasından etkilenen bölgelerde tarımsal verimin ve gıda güvenliğinin sürdürülmesine önemli ölçüde katkıda bulunabilir.

Keywords

Tuz stresi, kök sebze, çimlenme, çimlenme parametreleri

References

• Abazarian, R., M. R. Yazdani, K. Khosroyar, and P. Arvin. 2011. Effects of different levels of salinity on germination of four components of lentil cultivars. African Journal of Agricultural Research 6 (5): 2761 – 2766.
• Abro, S. A., A. R. Mahar, and A. A. Mirbahar. 2009. Improving yield performance of landrace wheat under salinity stress using on-farm seed priming. Pak. J. Bot. 41 (5): 2209-2216.
• Acar, R., M. Yorgancılar, E. Atalay, ve C. Yaman. 2011. Farklı tuz uygulamalarının bezelyede (Pisum sativum L.) bağıl su içeriği, klorofil ve bitki gelişimine etkisi. Selcuk Journal of Agriculture and Food Sciences 25 (3): 42-46.
• Ahmadi, M., Ș. A. Hulea, and I. Peț. 2022. Root vegetables: biology, nutritional value and health ımplications. IntechOpen. doi: 10.5772/intechopen.106240
• Akay, H., E. Öztürk, İ. Sezer, ve M. C. Bahadır. 2019. Farklı tuz konsantrasyonlarının şeker mısır (Zea mays L. Var. sacharata sturt.) çeşitlerinde çimlenme ve erken fide gelişimi üzerine etkileri. Turkish Journal of Agriculture-Food Science and Technology 7 (2): 103-108.
• Akbıyık, C., ve H. Aktaş. 2022. Asetil salisilik asit solüsyonlarında ön çimlendirmenin havuç tohumlarının tuz stresi altında çimlenme ve çıkışı üzerine etkileri. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences 5 (2): 62-68.
• Altunlu, H. 2019. Tuzlu koşullarda mikoriza uygulamasının kapya biberde (Capsicum annuum L.) fide gelişimi ve antioksidant enzimler üzerine etkisi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 56 (2): 139-146.
• Athar, H. R., and M. Ashraf. 2009. Strategies for crop improvement against salinity and drought stress: An overview. Salinity and Water Stress: Improving Crop Efficiency. Springer Nature 1-16
• Aydın, İ., ve Ö. Atıcı. 2015. Tuz stresinin bazı kültür bitkilerinde çimlenme ve fide gelişimi üzerine etkileri. Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3 (2): 1-15.
• Bahrani, A., and M. Hagh Joo. 2012. Response of some wheat (Triticum aestivum L.) genotypes to salinity at germination and early seedling growth stages. World Applied Sciences Journal 16 (4): 599-609.
• Benlioğlu, B., ve U. Özkan. 2015. Bazı arpa çeşitlerinin (Hordeum vulgare L.) çimlenme dönemlerinde farklı dozlardaki tuz stresine tepkilerinin belirlenmesi. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi 24 (2): 109-114.
• Bilgin, N., ve N. Yıldız. 2008. Besin kültüründe yetiştirilen (Kaya F1) domates çeşidinin (Lycopersicon esculentum) artan NaCl uygulamalarına toleransı ve tuzluluk stresinin kuru madde miktarı ile bitki mineral madde içeriğine etkisi. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 39 (1): 15-21.
• Bolton, A., and P. Simon. 2019. Variation for salinity tolerance during seed germination in diverse carrot (Daucus carota L.) germplasm. HortScience 54 (1): 38-44.
• Butnariu, M., and A. Butu. 2015. Chemical composition of vegetables and their products. Handbook of Food Chemistry pp. 627-692.
• Cemeroğlu, B. 2004. Meyve ve sebze işleme teknolojisi. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları 1. Cilt No. 35: 77-88 Ankara.
• Çarpıcı, E. B., N. Çelik, ve G. Bayram. 2009. Effects of salt stress on germination of some maize (Zea mays L.) cultivars. J. Biotechnol. 8 (19): 4918–4922.
• Çavuşoğlu, K. 2007. Tuzlu (Nacı) koşullar altındaki tohum çimlenmesi, fide büyümesi ve yaprak anatomisi üzerine triakontanol ön uygulamasının etkileri. Süleyman Demirel University Faculty of Arts and Science Journal of Science 2 (2): 136-145.
• Datta, J. K., S. Nag, A. Banerjee, and N. K. Mondai. 2009. Impact of salt stress on five varieties of wheat (Triticum aestivum L.) cultivars under laboratory condition. Journal of Applied Sciences and Environmental Management 13 (3): 93–97.
• Demirkol, G., N. Yılmaz, ve Ö. Aşçı-Önal. 2019. Tuz stresinin yem bezelyesi (Pisum sativum ssp. arvense L.) seçilmiş genotipinde çimlenme ve fide gelişimi üzerine etkileri. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi 22 (3): 354-359.
• Doğan, M., H. Kiliç, A. Aktan, ve N. E. Can. 2009. Tuz Stresi altındaki Domates (Lycopersicon sp.) fidelerinde kalsiyum miktarı değişimleri. Firat Unıversity Journal of Science 21 (2): 103–108.
• Ekmekçi, E., M. Apan, and T. Kara. 2005. Tuzluluğun bitki gelişimine etkisi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi 20(3): 118-125. https://doi.org/10.7161/anajas.2005.20.3.118-125
• Elkoca, E., F. Kantar, ve İ. Güvenç. 2003. Değişik NaCl konsantrasyonlarının kuru fasulye (Phaseolus vulgaris L.) genotiplerinin çimlenme ve fide gelişmesine etkileri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 34 (1): 1-8.
• Erdoğan, G. 2008. Değişik kimyasal uygulamalarının farklı İskenderiye üçgül (Trifolium alexandrinum L.) çeşidi tohumlarının düşük sıcaklıkdaki çimlenme ve çıkış performansları üzerine etkileri. Yüksek Lisans Tezi. K.S.Ü. Zir. Fak. Fen Bil. Ens. Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı Kahramanmaraş.
• Güldüren, Ş. 2012. Kuzey Doğu Anadolu Bölgesi ve Çoruh Vadisi’nden toplanan bazı fasulye (Phaseolus vulgaris L.) genotiplerinin tuza toleransı. Yüksek Lisans Tezi. Atatürk Ü. Zir. Fak. Fen Bil. Ens. Tarla Bitkileri Ana Bilim Dalı, Erzurum.
• Hakim, M. A., A. S. Juraimi, M. Begum, M. M. Hanafi, M. R. Ismail, and A. Selamat. 2010. Effect of salt stress on germination and early seedling growth of rice (Oryza sativa L.). African journal of biotechnology 9 (13): 1911-1918.
• Hassen, A., S. Maher, and H. Cherif, 2014. Effect of salt stress (NaCl) on germination and early seedling parameters of three pepper cultivars (Capsicum annuum L.). Journal of Stress Physiology & Biochemistry 10 (1): 14-25.
• Kalia, P., and R. Selvakumar. 2023. Root vegetables for nutrition and entrepreneurship. In Vegetables for Nutrition and Entrepreneurship pp. 481-532. Singapore: Springer Nature Singapore.
• Kara, B., İ. Akgün, ve D. Altındal. 2011. Tritikale genotiplerinde çimlenme ve fide gelişimi üzerine tuzluluğun (NaCl) etkisi. Selcuk Journal of Agriculture and Food Sciences 25 (1): 1-9.
• Karakaş, S., M. Çullu, ve M. Dikilitaş. 2013. In vitro koşullarinda NaCl stresinin domates çeşitlerinin çimlenmesi üzerine fizyolojik ve biyokimyasal etkileri. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi 17 (4): 25-33.
• Khayatnezhad, M., and Gholamin, R. 2011. Effects of salt stress levels on five maize (Zea mays L.) cultivars at germination stage. African Journal of Biotechnology 10 (60): 12909-12915.
• Khodarahmpour, Z., M. Ifar, and M. Motamedi. 2012. Effects of NaCl salinity on maize (Zea mays L.) at germination and early seedling stage. African Journal of Biotechnology 11 (2): 298-304.
• Kökten, K., T. Karaköy, A. Bakoğlu, and M. Akçura. 2010. Determination of salinity tolerance of some lentil (Lens culinaris M.) varieties. Journal of Food, Agriculture &. Environ. 8 (1):140–143.
• Mäser, P., B. Eckelman, R. Vaidyanathan, T. Horie, D. J. Fairbairn, M. Kubo, M. Yamagami, K. Yamaguchi, M. Nishimura, N. Uozumi, W. Robertson, M.S. Sussman, and J. I. Schroeder. 2002. Altered shoot/root Na+ distribution and bifurcating salt sensitivity in Arabidopsis by genetic disruption of the Na+ transporter AtHKT1. FEBS letters 531 (2): 157-161.
• Munns, R., and M. Tester. 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology 59: 651-681.
• Okçu, G., M. D. Kaya, and M. Atak. 2005. Effects of salt and drought stresses on germination and seedling growth of pea (Pisum sativum L.). Turkish journal of Agriculture and Forestry, 29(4): 237-242.
• Ologundudu, A.F., A.A. Adelusı, and R.O. Akınwale. 2014. Effect of salt stress on germination and early seedling growth of rice (Oryza Sativa L.). Notulea Science Biology 6 (2): 237–243.
• Rewald, B., O. Shelef, J. E. Ephrath, and S. Rachmilevitch. 2013. Adaptive plasticity of salt-stressed root systems. Ecophysiology and Responses of Plants Under Salt Stress, Springer, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4747-4_6.
• Sekmen, A. H., T. Demiral, N. Tosun, H. Türküsay, ve İ. Türkan. 2005. Tuz stresi uygulanan domates bitkilerinin bazı fizyolojik özellikleri ve toplam protein miktarı üzerine bitki aktivatörünün etkisi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 42 (1): 85-95.
• Shams, M. K. 2019. Tuz stresinin biberde bitki gelişimi, fizyolojik ve biokimyasal özellikler, dna metilasyonu ile tohum çimlenmesi üzerine etkisi. Doktora Tezi. Atatürk Ü. Zir. Fak. Fen Bil. Ens. Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı Erzurum.
• Sivritepe, H.Ö. 2012. Tohum gücünün değerlendirilmesi. Alatarım Dergisi 11 (2): 33-44.
• Subbarao, G. V., R. M. Wheeler, L. H. Levine, and G. W. Stutte. 2001. Glycine betaine accumulation, ionic and water relations of red-beet at contrasting levels of sodium supply. Journal of Plant Physiology 158 (6): 767-776.
• Sun, X., L. Xu, Y. Wang, R. Yu, X. Zhu, X. Luo, Y, Gong, R. Wang, C. Limera, K. Zhang and L. Liu. 2015. Identification of novel and salt-responsive miRNAs to explore miRNA-mediated regulatory network of salt stress response in radish (Raphanus sativus L.). BMC genomics 16 (1): 1-16.
• Sun, X., Y. Wang, L. Xu, C. Li, W. Zhang, X. Luo, H. Jiang and L. Liu. 2017. Unraveling the root proteome changes and its relationship to molecular mechanism underlying salt stress response in radish (Raphanus sativus L.). Frontiers in Plant Science 8: 1192.
• Şentürk, B., ve H. Sivritepe. 2015. Bezelye (Pisum sativum L.) tohumlarında NaCl ile yapılan priming uygulamaları için en uygun protokolün belirlenmesi. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 29 (2): 95-105.
• Tatar, N., Y. Öztürk, ve E. B. Çarpıcı. 2018. NaCl ön uygulamalarının farklı tuz seviyelerinde çok yıllık çim (Lolium perenne L.)’in çimlenme özellikleri üzerine etkileri. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi 5 (1): 28-33.
• Tripathy, B., S. Rout, U. N. Mishra, G. Sahoo, K. Pradhan, A. K. Prusty, and L. Dash. 2021. Vegetables: a potential source of nutraceuticals. Annals of the Romanian Society for Cell Biology 25 (4):17921-17941.
• Turhan, A., ve V. Şeniz. 2010. Farklı tuz konsantrasyonlarının Türkiye'de yetiştirilen bazı domates genotiplerinin çimlenmesi üzerine etkileri. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 24 (2): 11-22.
• Vitali, V., M. Sutka, L. Ojeda, R. Aroca, and G. Amodeo. 2021. Root hydraulics adjustment is governed by a dominant cell-to-cell pathway in Beta vulgaris seedlings exposed to salt stress. Plant Science 306: 110873-.110884.
• Yamaguchi, T., and E. Blumwald. 2005. Developing salt-tolerant crop plants: challenges and opportunities. Trends in Plant Science 10(12): 615-620.
• Yıldırım, E., ve İ. Güvenç. 2005. Deniz yosunu özü uygulamalarının tuzlu koşullarda pırasada tohum çimlenmesi üzerine etkisi. Bahçe 34 (1): 83-90.
• Yolcu, S., H. Alavilli, P. Ganesh, M. Panigrahy, and K. Song, 2021. Salt and drought stress responses in cultivated beets (Beta vulgaris L.) and wild beet (Beta maritima L.). Plants 10 (9): 1843-1870.
• Yuan, G., X. Wang, R. Guo. and Q. Wang. 2010. Effect of salt stress on phenolic compounds, glucosinolates, myrosinase and antioxidant activity in radish sprouts. Food Chemistry 121 (4): 1014-1019.