Bazı Domates Genotiplerinin Yüksek Sıcaklık Stresine Toleranslarının Değerlendirilmesinde Hücre Zarı Kararlılığı Tekniğinin Kullanılması

Öz

Dünyanın birçok alanında tarımı ve tarım alanlarını tehdit etmekte olan yüksek sıcaklıklar çok sayıda önemli tarımsal ürünün verimliliğini sınırlamaktadır. Bu çalışmada 14 domates genotipi yüksek sıcaklık toleransı açısından hücre zarı kararlılığı yöntemiyle değerlendirilmiştir. Bu amaçla, her genotipten çiçeklenme döneminde tam gelişmiş genç yapraklardan örnek hazırlanmıştır. Hazırlanan örnekler 90 dakika süreyle 40℃’de su banyosu içine daldırılmış, hücre zarının zararlanmasının bir göstergesi olarak elektriksel iletkenlik ölçülmüş ve oransal hücre zararlanması (%RI) Sullivan (1972)’ye göre hesaplanmıştır. Genotiplerin membran kararlılığı sıcaklığın artışıyla azalmıştır. Genotipler farklı RI değerlerine sahip olmasına rağmen dar bir dağılım aralığı göstermiştir. Ortalama RI %53.57-78.18 arasında değişmiştir. En düşük RI oranının Urfa yerli hatlarından U-64-16 olduğu belirlenmiştir. Yüksek sıcaklık stresine toleransın belirlenmesinde hücre zarı kararlılığı yönteminin erken gelişim aşamasında uygulanabilir, etkili ve güvenilir bir tarama ölçütü olarak tarla değerlendirmelerine ek ve tamamlayıcı olarak seleksiyon etkinliğini artırabileceği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Domates
• sıcaklık stresi
• hücre zarı kararlılığı

Evaluation of Some Tomato Genotypes for Heat Stress Tolerance Using Cell Membrane Stability Test

Abstract

High temperature, which threatens agriculture and farmland in many areas of the world, are limiting the productivity of many important agricultural crops. In this study, 14 tomato genotypes were evaluated for their heat tolerance by cellular membrane stability test. Fully expanded young leaves were collected from each genotype at flowering stages and incubated in water bath at 40℃ for 90 minutes. Electrical conductivity (EC) was measured and cell damage rate (R%) was calculated according to Sullivan (1972) as an indication of cell injury due to electrolytes leakage. The results indicated that membrane stability of genotypes decreased with increasing temperature. Genotypes showed a narrow distribution range, although have different RI value. Average RI ranged from 53.57% to 78.18%. The lowest RI % was determined from domestic line U-64-16. It was determined that, the cell membrane tolerance test feasible at early development stage, effective and reliable screening criteria to screen for heat stress tolerance and improve the selection effectiveness in addition and complementary to field evaluation.

Keywords

• Tomato
• heat stress
• cell membrane stability

References

1. Abdul-Baki, A.A., 1991. Tolerance of tomato cultivars and selected germplasm to heat stress. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 116(6):1113-1116.
2. Açıkgöz, N., İlker, E., Gökçöl, A., 2004. Biyolojik araştırmaların bilgisayarda değerlendirilmeleri. Ege Üniversitesi Tohum Tek. Uygulama Araştırma Merkezi, İzmir.
3. Alsadon, A.A., Wahb-allah, M.A., Khalil, S.O., 2006. In vitro evaluation of heat stress tolerance in some tomato cultivars J. King Saud Univ. Agric. Sci. 19(1):13-24.
4. Baj[ji, M., Kinet, J.M., Lutts, S., 2001. The use of the electrolyte leakage method for assessing cell membrane stability as a water stress tolerance test in durum wheat. Plant Growth Regulation 00:1-10.
5. Bandurska, H., Skoczek, H.G., 1995. Cell membrane stability in two barley genotypes under water stress conditions. Acta Societyis Botanicorum Poloniae., 64(1):29-32.
6. Barbanas, B., Jager, K., Fehe, R. A., 2008. The effect of drought and heat stress on reproductive processes in cereals. Plant, Cell and Environment, 31:11-38.
7. Berry, S.Z., Uddin, M.R., 1988. Effect of high temperature on fruit set in tomato cultivars and selected germplasm. HortScience, 23(3):609-608.
8. Bita, C.E., Gerats, T., 2013. Plant tolerance to high temperature in a changing environment: Scientific fundamentals and production of heat stress-tolerant crops. Frontiers in Plant Science. Crop Science and Hort., 4:273.

9. Camejo, D., Rodriguez, P., Morales, M.A., Dell Amico, M.J., Torrecillas, A, Alarco, J.J., 2005. High temperature effects on photosynthetic activity of two tomato cultivars with different heat susceptibility. Journal of Plant Physiology 162:281-289.
10. Chen, J., Wang, P., Mi, H.L., Chen, G.Y., Xu, D.Q. 2010. Reversible association of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase activate with the thylakoid membrane depends upon the ATP level and pH in rice without heat stress. J. Exp. Bot., 61:2939-2950.
11. Chen, W.L., Yang, W.J., Lo, H.F., Yeh, D.M. 2014. Physiology, anatomy, and cell membrane thermostability selection of leafy radish (Raphanus sativus var. oleiformis Pers.) with different tolerance under heat stress. Scientia Horticulturae 179:367-375.
12. Çömlekcioglu, N., Soylu, M.K., 2010. Determination of high temperature tolerance via screening of flower and fruit formation in tomato. YYÜ Tarım Bilimleri Dergisi 123-130.
13. Ehlers, J.D., Hail, A.E., 1998. Heat tolerance of contrasting cowpea lines in short and long days. FieldCrops Res., 55:11-21.
14. Farooq, S., Azam, F., 2006. The use of cell membrane stability (CMS) technique to screen for salt tolerant wheat varieties J. Plant Physiol. 163:629-637.
15. Florido, M., Lara, R.M., Plana, D., Alvarez, M., 1998. Establishment of an efficient method for evaluating heat tolerance in tomato. cultivars tropical. CAB Abstracts (8/2000) 20:69-73.
16. Hemantaranjan, A., Nishant Bhanu, A., Singh, M.N., Yadav, D.K., Patel, P.K., Singh, R., Katiyar, D., 2014. Heat stress responses and thermotolerance. Adv. Plants Agric. Res., 1(3):00012.
17. Mohammed, A.R., Tarpley, L. 2009. Impact of high nighttime temperature on respiration, membrane stability, antioxidant capacity and yield of rice plants. Crop Sci., 49:313-322.
18. Nagarajan, S., Bansal K.C. 1986. Measurement of cellular membrane thermostability to evaluate foliage heat tolerance of potato. Potato Research, 29(1):163-167.
19. Nautiyal, P.C., Shono, M., Egawa, Y. 2005. Enhanced thermotolerance of the vegetative part of MT-sHSP transgenic tomato line. Scientia Horticulturae, 105:393-409.
20. Rosenzweig, C., Iglesias, A., Yang, X.B., Epstein, P.R., Chivian E., 2001. Climate change and extreme weather events. Implications for food production, plant diseases and pests. Global Change and Human Health, 2(2):90-104.
21. Saeed, A., Hayat, K., Khan. A., Iqbal, S., 2007. International Journal of Agriculture & Biology, 1560-8530/2007/, 9(4):649-652.
22. Said Al-Busaidi, K.T., 2015. Heat tolerance of dwarf cavendish banana (Musa AAA ev. Malindi) plants. African J. of Agric. Res., 10(14):1780-1784.
23. Sakata, T., Higashitani, A., 2008. Male sterility accompanied with abnormal anther development in plants-genes and environmental stresses with special reference to high temperature injury. Int. J. Plant Dev. Biol. 2:42-51.
24. Savchenko, G., Klyuchareva, E., Abramchik, L., Serdyuchenko, E., 2002. Effect of periodic heat shock on the iner membrane system of etioplasts. Russ. J. Plant Physiol. 49:349-359.
25. Soylu, M.K., Çömlekçioğlu, N., 2009. The effects of high temperature on pollen grain characteristics in tomato (Lycopersicon esculentum M.). J. Agric. Fac. HR.U, 35-42.
26. Soylu, M.K., 2006. Urfa yerli domates (Lycopersicon esculentum M.) genotiplerinin yüksek sıcaklığa tolerans düzeylerinin bazı morfolojik ve fizyolojik özellikler yönünden incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Harran Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, 96s.
27. Sullivan, C.Y., 1972. Mechanisms of heat and drought resistance in grain sorghum and methods of measurement. In: Rao, N.G.P., House, L.R., (Eds.), Sorghum in the Seventies. New Delhi, India, Oxford IBH Pub. Com. 247-264.
28. Yeh, D.M., Lin, H.F., 2003. Thermostability of cell membrane as a measure of heat tolerance and relationship to flowering delay in chrysanthemum. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 128:656-660.