Effect of Ethyl Methanesulfonate Treatment at Different Duration and Concentration on Germination and Seedling Growth Characters in Wheat (Triticum aestivum L.)

Abstract

The aim of this study was to determine the different duration of ethyl methanesulfonate (EMS) mutagen in wheat (kırik variety) germination and seedling growth [control (10 minutes), 1 hour, 2 hours and 3 hours] and concentrations [0 (control), 0.1%, 0.2%, 0.3% and 0.4% mM] effects and the optimum EMS dose to be used in breeding programs. The experiment was carried out in 4 replicates according to the factorial arrangement in the completely randomized experimental plan. According to the data obtained, it has been observed that as the application time of EMS extends, it causes a general decrease in germination related characters; shoot length was found to be higher in 3-hour application, root dry weight and shoot dry weight in 6-hour application compared to control; When the concentrations are evaluated according to their averages, the root length is 0.1%, 0.2% and 0.3%; It was observed that root dry weight and shoot dry weight were higher at 0.3% concentrations compared to the control.The effect of both the application time and concentration of EMS on many characters of the seedling examined was very important. In this study, EMS applied at different times and concentrations positively affected many characters and thus increased compared to control. For this reason, LD50 value could not be determined according to the time and concentrations applied in the research.

Keywords

• Wheat
• Ethyl methanesulfonate
• Germination
• Seedling

Buğdayda (Triticum aestivum L.) Farklı Süre ve Dozlarda Uygulanan Etil Metansülfonat (EMS)’ın Çimlenme ve Fide ile İlgili Bazı Karakterler Üzerine Etkileri

Abstract

Bu çalışma, ekmeklik buğdayın Kırik çeşidinde kimyasal bir mutagen olan etil metansülfonatın (EMS) çimlenme ve fide ile ilgili bazı karakterler üzerine etkilerini ve ıslah amaçlı çalışmalarda uygulanabilecek optimum dozu belirlemek amacıyla yapılmıştır. Araştırmada EMS’nin 5 farklı konsantrasyonu [0 (kontrol), %0.1, %0.2, %0.3 ve %0.4] ve 4 farklı uygulama süresi [kontrol (10 min), 1 saat, 2 saat ve 3 saat] kullanılmış ve araştırma tam şansa bağlı deneme planında, faktöriyel düzenlemeye göre 4 tekrarlamalı olarak yürütülmüştür. Denemede çimlenme ve fide ile ilgili bazı karakterler üzerinde durulmuştur. Elde edilen verilere göre, EMS’nin uygulama süresi uzadıkça çimlenme ile ilgili karakterlerde genel bir azalmaya neden olduğu görülmüş; sürgün boyunun 3 saatlik uygulamada kök kuru ağırlığı ve sürgün kuru ağırlığının ise 6 saatlik uygulamada kontrole göre daha yüksek olduğu saptanmış; konsantrasyonlar ortalamalarına göre değerlendirildiğinde ise kök uzunluğunun %0.1, %0.2 ve %0.3’lük konsantrasyonlarda; kök kuru ağırlığı ve sürgün kuru ağırlığının %0.3’lük konsantrasyonlarda kontrole göre daha yüksek olduğu görülmüştür. EMS’nin hem uygulama süresi hem de konsantrasyonunun incelenen fide özelliklerinin birçoğu üzerine etkisi çok önemli olmuştur. Araştırmamızda, farklı süre ve konsantrasyonlarda uygulanan EMS’nin birçok karakteri olumlu yönde etkilediği, dolayısıyla kontrole göre artışa neden olduğu görülmüş, ancak uygulanan süre ve konsantrasyonlara göre lethal doz (LD50) değeri belirlenememiştir.

Keywords

• Buğday
• Etil-metansülfonat
• Çimlenme
• Fide

References

1. Abdul-Baki, A.A., Anderson, J.D., 1970. Viability and leaching of sugars from germinating barley. Crop Sci., 10 (1): 31-34.
2. Bahar, B., Akkaya, M.S., 2009. Effects of EMS treatment on the seed germination in wheat. JABS, 3 (1): 53-58.
3. Başer, İ., Bilgin, O., Korku, K., Balkan, A., 2007. Makarnalık buğdayda mutasyon ıslahı ile bazı kantitatif karakterlerin geliştirilmesi. Ankara Üni Zir. Fak.Tarim Bilim. Derg., 13 (4): 346-353.
4. Bhat, T.A., Sharma, M., Anis, M., 2007. Diethylsulphate and Sodium Azide in Broad Bean (Vicia faba L.). Asian J. Plant Sci., 6 (7): 1051-1057.
5. Dhakshanamoorthy, D., Selvaraj, R., Chidambaram, A., 2010. Physical and chemical mutagenesis in Jatropha curcas L. to induce variability in seed germination, growth and yield traits. Rom. J. Biol, 55 (2): 113-125.
6. Dobres, M.S., 2008. Barriers to genetically engineered ornamentals: an industry perspective. Floriculture, ornamental and plant biotechnology. Glob. Sci. Books, UK, 1-115.
7. Elkoca, E., 1997. Fasulye (Phaseolus vulgaris L)’de Tuza Dayanıklılık Üzerine Bir Araştırma. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Erzurum, 82 s.
8. Henikoff, S., Comai, L., 2003. Single-nucleotide mutations for plant functional genomics. Annu. Rev. Plant Biol., 54 (1): 375-401.

9. Jenks, M.A., Hasegawa, P.M., Jain, S.M., Foolad, M., 2007. Advances in molecular breeding toward drought and salt tolerant crops. Springer Science and Business Media. pp. 797.
10. Kaya, A., 2006. Çukurova’nın Taban ve Kıraç Koşullarında Bazı Ekmeklik Buğday Genotiplerinin Morfolojik ve Teknolojik Özelliklerinin Belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Adana, 82 s.
11. Kenganal, M., Hanchinal, R.R., Nadaf, H.L., 2008. Ethyl methane sulphonate (EMS) induced mutation and selection for salt tolerance in sugarcane in vitro., Indian J. Plant Physiol., 13 (4): 405-410.
12. Kilbey, B., Hunter, F., 1983. Factors affecting mutational yield from EMS exposures of yeast (S. cerevisiae). Mutation Research Letters. 122 (1): 35-38.
13. Luan, Y.-S., Zhang, J., Gao, X.R., An, L.J., 2007. Mutation induced by ethylmethanesulphonate (EMS), in vitro screening for salt tolerance and plant regeneration of sweet potato (Ipomoea batatas L.). Plant Cell Tıss Org, 88 (1): 77-81.
14. Maguire, J.D., 1962. Speed of germination aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Sci., 2 (2): 176-177.
15. Omar, M., Novak, F., Brunner, H., 1989. In vitro action of ethylmethanesulphonate on banana shoot tips. Sci. Hortic., 40 (4): 283-295.
16. Sakin, M., 1998. Makarnalık Buğday (Triticum durum Desf.)'da Gama Işını ve EMS'nin Farklı Dozlarının M1 ve M2 Bitkileri Üzerindeki Etkileri. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Tokat, 95 s.
17. SAS, I., 2002. (Cary, United States) SAS user's guide: Statistics. 9 s.
18. Schy, W.E., Plewa, M.J., 1989. Molecular dosimetry studies of forward mutation induced at the yg2 locus in maize by ethyl methanesulfonate. Mutat Res-Fund Mol. M., 211 (2): 231-241.
19. Sharma, L.K., Manisha, K., M. I. S, G., Bali S. K, 2013. Germination and survival of Citrus Jambhiri seeds and epicotyls after treating with different mutagens under in vitro conditions, Middle East J. Sci. Res., 16 (2): 250-255.
20. Singh, R. and Kole, C., 2005. Effect of mutagenic treatment with EMS on germination and some seedling parameters in mungbean, Crop Res-Hisar-, 30 (2): 236-240
21. Till, B.J., Colbert, T., Tompa, R., Enns, L.C., Codomo, C.A., Johnson, J.E., Reynolds, S.H., Henikoff, J.G., Greene, E.A., Steine, M.N., 2003. High-throughput TILLING for functional genomics. Funct. Plant Biol., 236: 205-220.
22. Tosun, M., 2015. Mutasyon Islahı. Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Ders Yayınları No: 248, Erzurum, 364 s.
23. Zaka, R., Chenal, C., Misset, M., 2004. Effects of low doses of short-term gamma irradiation on growth and development through two generations of Pisum sativum. Sci. Total Environ., 320 (2): 121-129.