Determination of low temperature tolerances of some tomato genotypes

Abstract

Low temperature is one of the most important environmental stress factors. In this study, 9 of pure lines at the F₉ stage which belonged to Batı Akdeniz Agricultural Research Institute (BATEM) were used as a plant material to determine the lines tolerant to low temperatures. Low temperature applications were carried out in vegetative and generative stages. Solanum hirsutum (LA 1777) and 2 commercial varieties; (Cigdem F₁ and Anit F₁) used as tolerant genotypes (Control). The tomato seeds were germinated and grown in a mixture of peat and perlite (1:1 v/v). When the seedlings reached two true leaf stages, they were taken to the temperature, humidity and light controlled growth chamber for low temperature applications in vegetative test. At the vegetative test, plants were exposed to the 5±1°C, at light intensity 350 μmol m^-2 sec^-1 for five days. In the generative tests, the genotypes were selfed in the growth chamber with 5±1°C and 180 μmol m^-2 sec^-1 of light intensity and taken to the greenhouse for fruit set after three days. As a result, it was determined that genotypes 5 and 6 were found as tolerant to the low temperatures in terms of dry matter production and seed amount both in vegetative and generative stages.

Keywords

• Abiotic stress,Cold tolerance,Chilling tolerance,Wild genotypes

Bazı domates genotiplerinin düşük sıcaklığa toleranslarının belirlenmesi

Abstract

Düşük sıcaklık en önemli çevresel stres faktörlerinden biridir. Bu çalışmada, Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsüne (BATEM) ait F₉ kademesindeki 9 adet saf hat kullanılmıştır. Düşük sıcaklık uygulamaları vejetatif ve generatif dönemlerde gerçekleştirilmiştir. Solanum hirsutum (LA 1777) ve iki adet ticari domates çeşidi (Cigdem F₁ ve Anıt F₁) tolerant genotipler olarak kullanılmıştır. Domates tohumları 1:1 oranında torf ve perlit karışımında çimlendirilmiştir. Fideler iki gerçek yaprak aşamasına ulaştığında vejetatif testleme için sıcaklık, nem ve ışık kontrollü bitki büyüme odasına alınmıştır. Vejetatif testlemede bitkiler beş gün boyunca 350 μmol m^-2 sec^-1 ışık yoğunluğunda 5±1°C'ye maruz bırakılmıştır. Generatif testlemede, genotipler 180 μmol m^-2 sn^-1 ışık yoğunluğunda 5±1°C’de kendilenmiş ve üç gün sonra meyve tutumu için seraya alınmıştır. Sonuç olarak, 5 ve 6 numaralı genotiplerin hem vejetatif hem de generatif dönemlerde kuru madde üretimi ve tohum miktarı açısından düşük sıcaklıklara toleranslı olduğu bulunmuştur.

Keywords

• Abiyotik stres,Soğuk toleransı,Düşük sıcaklık,Yabani genotipler

References

1. Aroca, R., Irigoyen, J.J., & Sanchez-Diaz, M. (2001). Photosynthetic characteristics and protective mechanisms against oxidative stress during chilling and subsequent recovery in two maize varieties differing in chilling sensitivity. Plant Science, 161:719-726.
2. 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, 4:273.
3. Cao, X., Wu, Z., Jiang, F., Zhou, R., & Yang, Z. (2014). Identification of chilling stress-responsive tomato micrornas and their target genes by high-throughput sequencing and degradome analysis. BMC Genomics, 15:1130-?.
4. Dasgan, H.Y., Abak, K., & Baytorun, N. (1994). İki farklı gece sıcaklığına sahip serada yetişen domates bitkilerinin çiçek tozu canlılık ve çimlenmeleri. Türkiye Ulusal Bahçe Bitkileri Kongresi, s:12-16.
5. Fellner, M., & Shawney, V.K. (2001). Seed germination in a tomato male-sterile mutant is resistant to osmotic, salt and low-temperature stresses. Theoretical and Applied Genetics, 102:215-221.
6. Foolad, M.R., Lin, G.Y. (2001). Genetic analysis of cold tolerance during vegetative growth in tomato, Lycopersicon esculentum mill. Euphytica, 122:105-111.
7. Foyer, C.H., Lopez-Delgado, H., Dat, J.F., & Scott, I.M. (1997). Hydrogen peroxide- and glutathione-ass. mechanisms of acclimatory stress tolerance and signalling. Physiologia Plantarum, 100:241-254.
8. Gökmen, Ö.Ö. (2006). Domateste soğuk stresinin antioksidatif mekanizmalar yönünden araştırılması. Yüksek Lisans Tezi. Çukurova Üniversitesi, Adana.

9. Gülistan, E. (2006). Tarımsal ürünlerde üretim fiyat ilişkisinin koyek yaklaşımı ile analizi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23(2):17-24.
10. Hutchison, R.S., & Groom, Q.D.R. (2000). Differencial effects of chilling induced photooxidation on the redox regulation of photosynthetic enzymes. Biochemistry, 39:6679-6688.
11. Inze, D., & Van Montagu, M. (1995). Oxidative stress in plants. Current Opinion in Biotechnology, 6:153-158.
12. Jouyban, Z., Hasanzade, R., & Shaarafi, S. (2013). Chilling stress in plants. International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 5(24):2961-2968.
13. Kantar, F., Certel, B.T., Tepe, A., Gözen, V., Çiftçi, V., İkten, H., & Toker, C. (2016). Phenotyping phaseolus sp. germplasm for chilling tolerance at seedling stage. 2nd General Cost Meeting, p:78, Copenhagen, Denmark.
14. Keleş, D. (2007). Farklı biber genotiplerinin karakterizasyonu ve düşük sıcaklığa tolerans. Doktora Tezi. Çukurova Üniversitesi, Adana.
15. Koroleva, O.Y., Krause, G.H., & Bruggemann, W. (2000). Effects of long-term chilling under excessive light on xanthophyll cycle activity and non-photochemical fluorescence quenching in lycopersicon genotypes. Journal of Plant Physiology, 156:341-349.
16. Ma, Y., Dai, X., Xu, Y., Luo, W., Zheng, X., Zeng, D., Pan, Y., Lin, X., Liu, H., & Zhang, D. (2015). Cold1 confers chilling tolerance in rice. Cell, 160:1209-1221.
17. Ozturk, L., Çakmak, İ., & Daşgan, H.Y. (2006). Domateste düşük sıcaklık stresine tolerans ve antioksidatif savunma mekanizmaları. Proje No: Togtag-2916 Raporu. Adana.
18. Sanghera, G.S., Wani, S.H., Hussain, W., & Singh, N.B. (2011). Engineering cold stress tolerance in crop plants. Current Genomics, 12(1):30–43.
19. Sevgican, A. (1999). Örtüaltı Sebzeciliği, Cilt-1. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları No: 528, 302 s., İzmir.
20. Truco, M.J., Randall, L.B., & Bloom, A.J. (2000). Detection of QTLs associated with shoot wilting and root ammonium uptake under chilling temperatures in an interspecific backcross population from Lycopersicon esculentum x L. hirsutum. Theoretical and Applied Genetics, 101:1082-1092.
21. Venema, J.H., Eekhof, M., & Van Hasselt, P.R. (2000). Analysis of low temperature tolerance of a tomato (Lycopersicon esculentum) cybrid with chloroplast from a more chilling-tolerant L.hirsutum accession, Annals of Botany, 85:799-807.
22. Venema, J.H., Eekhof, M., Boukelien, E.D., Jozé, M.B., van Hasselt, P.R., Theo, J., & Elzenga, M. (2008). Grafting tomato (Solanum lycopersicum) onto the rootstock of a high-altitude accession of Solanum habrochaites improves suboptimal-temperature tolerance. Environmental and Experimental Botany, 63(1-3):359-367.