Response of some Bean (Phaseolus vulgaris L.) Genotypes to osmotic stress

Abstract

Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is used in many areas as food, but is extremely sensitive to arid and salty conditions. Drought and salinity are important environmental factors affecting the development of crops and the yield of the product. The aim of this study is to investigate the effects of different salt concentrations and osmotic stress created on seed germination and growth parameters in bean genotypes. In the study, control, 100 mM, 200 mM doses of NaCl and 15% PEG 6000 as drought were used. In this study, according to the NaCl doses which was established in three replications according to the randomized plots trial design, the germination rate was 20-100%, the radicular weight was 0.024-0.486 g, the plumule weight was 0.061-0.611 g and the radicular length was 0.663-5.100 cm. According to 15% PEG application, the germination rate was between 20-100%, radicular weights ranged from 0.007 to 0.276 g, plumule weights ranged from 0.012 to 0.125g, and radicular lengths ranged from 1.523 to 5.162 cm. As a result of the study, it was determined that the PN055 genotype was more resistant to salinity and drought than the other genotypes used in the study.

Keywords

• Drought
• Salinity
• Abiotic stress
• Germination performance

Bazı Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) Genotiplerinin Ozmotik Strese Tepkisi

Abstract

Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) gıda üzerine birçok alanda kullanılır, ancak kurak ve tuzlu şartlara son derece hassastır. Kuraklık ve tuzluluk kültürü yapılan bitkilerin gelişimini ve üründen alınan verimi etkileyen önemli çevresel faktördür. Bu çalışma da amaçlanan fasulye genotiplerinde farklı tuz konsantrasyonları ve kuraklık dozunun tohum çimlenmesi, büyüme parametreleri üzerine etkilerini araştırmaktır. Çalışmada tuz olarak kontrol, 100 mM, 200 mM dozları NaCl uygulanırken kuraklık olarak %15 PEG 6000 uygulanmıştır. Tesadüf parselleri deneme desenine göre üç tekrarlamalı olarak kurulan bu araştırmada NaCl dozlarına göre çimlenme oranı %20-100, Radikula ağırlığı, 0.024-0.486 g, plumula ağırlıkları 0.061- 0.611 g, radikula uzunlukları 0.663-5.100 cm arasında değişmektedir. %15 PEG uygulamasına göre ise çimlenme oranı %20-100 arasında radikula ağırlıkları 0.007-0.276 g, plumula ağırlıkları 0.012 -0.125 g ve radikula uzunlukları 1.523–5.162 cm arasında değişmiştir. Çalışma sonucunda PN055 genotipinin çalışmada kullanılan diğer genotiplere göre tuzluluk ve kuraklığa daha dayanıklı olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Kuraklık
• Tuzluluk
• Abiyotik stres
• Çimlenme performansı

References

1. Achakzai, A. K. K. (2009). Effect of water stress on imbibition, germination and seedling growth of maize cultivars. Sarhad Journal of Agriculture, 25(2), 165-172.
2. Adak, M. (2014). Türkiye’de yemeklik baklagillerin önemi, üretimi ve izlenen politikalar. Tarım ve Mühendislik, 103, 24-30.
3. Qados, A. M. A. (2011). Effect of salt stress on plant growth and metabolism of bean plant Vicia faba (L.). Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 10(1), 7-15.
4. Avcı, S., Şahan, S., & Kaya, M. D. (2018, April). Determination of salt-stress response in forage pea cultivars during germination and early seedling growth. In 2nd İnternational Conference on Agriculture, Forest, Food Sciences and Technologies (ICAFOF). Çeşme/İzmir, Turkey (pp. 88-94).
5. Bayuelo‐Jiménez, J. S., Debouck, D. G., & Lynch, J. P. (2002). Salinity tolerance in Phaseolus species during early vegetative growth. Crop Science, 42(6), 2184-2192.
6. Kılıcaslan, S., Yıldırım, E., Ekinci, M., & Kul, R. (2020). Kuraklık stresinin fasulyede bitki gelişimi, bazı fizyolojik ve biyokimyasal özellikler üzerine etkisi. Erciyes University Journal of Institue Of Science and Technology, 36(2).
7. Cokkizgin, A., & Cokkizgin, H. (2010). Effects of lead (PbCl2) stress on germination of lentil (Lens culinaris Medic.) lines. African Journal of Biotechnology, 9(50), 8608-8612.
8. Çakmakcı, T., Şahin, Ü., Kuşlu, Y., Kızıloğlu, F. M., Tüfenkçi, Ş., & Okuroğlu, M. (2016). Van ili tarım alanlarında temiz ve atık su kaynaklarının yönetimi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 26(4), 662-667.

9. Çifci, E. A., Kurt, P. Ö., & Yağdı, K. (2013). Farklı tuz konsantrasyonlarının tritikale çeşitlerinin çimlenmesi üzerine etkileri. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 27(2), 1-12.
10. Çulha, Ş., & Çakırlar, H. (2011). Tuzluluğun bitkiler üzerine etkileri ve tuz tolerans mekanizmaları. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(2), 11-34.
11. Doğru, A., & Canavar, S. (2020). Bitkilerde tuz toleransının fizyolojik ve biyokimyasal bileşenleri. Academic Platform-Journal of Engineering and Science, 8(1), 155-174.
12. Edreva, A., Yordanov, I., Kardjieva, R., & Gesheva, E. (1998). Heat shock responses of bean plants: involvement of free radicals, antioxidants and free radical/active oxygen scavenging systems. Biologia plantarum, 41(2), 185-191.
13. Eren, B., & Keskin, B. (2021). Iğdır Ekolojik Koşullarında Yetişen Doğal Yonca (Medicago Sativa L.) Genotiplerinin Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (22), 19-26.
14. Eroğlu, İ. (2007). Tuz stresinin bazı fasulye (Phaseolus vulgaris L.) kültür çeşitlerinde tohum çimlenmesi ve fide gelişimi üzerine etkileri (Master's thesis, Fen Bilimleri Enstitüsü).
15. Fidan, E., & Ekincialp, A. (2017). Bazı Fasulye (Phaseolus vulgaris L.) Genotiplerinin Farklı Seviyelerdeki Tuz Stresine Gösterdikleri Tepkilerin İncelenmesi. Yuzuncu Yil Universitesi Journal of Agricultural Sciences (YYU J Agr Sci), 27(4).
16. Gama, J., & Gaber, M. M. (Eds.). (2007). Learning from data streams: processing techniques in sensor networks. Springer Science & Business Media.
17. Ghoulam, C., & Fares, K. (2001). Effect of salinity on seed germination and early seedling growth of sugar beet (Beta vulgaris L.). Seed science and technology, 29(2), 357-364.
18. Irshad, M., Yamamoto, S., Eneji, A. E., Endo, T., & Honna, T. (2002). Urea and manure effect on growth and mineral contents of maize under saline conditions. Journal of Plant nutrition, 25(1), 189-200.
19. Kaplan, M., & Kara, R. (2014). Silaj Sorgum’da Bazı Fizyolojik Özelliklerin Verim Uzerine Etkileri. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 31(3), 20-31.
20. Kaya, E. (2011). Erken bitki gelişme aşamasında kuraklık ve tuzluluk streslerine tolerans bakımından fasulye genotipinin taranması. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, 212.
21. Kızılgeçi, F., Yıldırım, M., & Akıncı, C. (2010). Bazı ekmeklik buğday genotiplerinin tuzluluğa tepkilerinin belirlenmesi 1. Diyarbakır, 1, 24-26.
22. Kibar, B., Şahin, B., & Kıemde, O. (2020). Fasulyede (Phaseolus vulgaris L.) Farklı Tuz ve Putresin Uygulamalarının Çimlenme ve Fide Gelişimi Üzerine Etkileri. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(4), 2315-2327.
23. Kouam, E. B., Ndo, S. M., Mandou, M. S., Chotangui, A. H., & Tankou, C. M. (2017). Genotypic variation in tolerance to salinity of common beans cultivated in Western Cameroon as assessed at germination and during early seedling growth. Open Agriculture, 2(1), 600-610.
24. Kuşvuran, Ş. (2010). Kavunlarda kuraklık ve tuzluluğa toleransın fizyolojik mekanizmaları arasındaki bağlantılar. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Adana.
25. Läuchli, A. (1984, December). Responses and adaptations of crops to salinity. In Symposium on Tomato Production on Arid Land 190 (pp. 243-246).
26. Marschner, H. (1995). Mineral nutrition of higher plants. 2nd (eds) Academic Press. New York, 15-22.
27. Mckersie, B. D., & Ya’acov, Y. L. (1994). Oxidative stress. Stress and stress coping in cultivated plants.
28. Munns, R. (1993). Physiological processes limiting plant growth in saline soils: some dogmas and hypotheses. Plant, Cell & Environment, 16(1), 15-24.
29. Munns, R. (2002). Comparative physiology of salt and water stress. Plant, cell & environment, 25(2), 239-250.
30. Munns, R., & Termaat, A. (1986). Whole-plant responses to salinity. Functional Plant Biology, 13(1), 143-160.
31. Melih, O. K. C. U. Yemlik Börülce (Vigna Unguiculata L. Walp)’de Tuzluluk Stresinin Çimlenme ve Fide Gelişimine Etkisi. Journal of the Institute of Science and Technology, 10(1), 669-676.
32. Oral, E., Altuner, F., Tunçtürk, R., & Tunçtürk, M. (2019). The impact of salt (NaCl) stress on germination characteristics of gibberellic acid pretreated wheat (Triticum Durum Desf.) seeds. Applied Ecology And Environmental Research, 17(5), 12057-12071.
33. Dirik, K. Ö., Saygılı, İ., Özkurt, M., & Sakin, M. A. (2018). Bazı Yerel Ekmeklik Buğday (Triticum aestivum L.) Genotiplerinin Ozmotik Stres Altında Erken Gelişme Dönemindeki Kuraklık Toleransının Belirlenmesi. International Journal of Agricultural and Natural Sciences, 1(2), 95-101.
34. Özkorkmaz, F., & YILMAZ, N. (2017). Farklı tuz konsantrasyonlarının fasulye (Phaseolus vulgaris L.) ve börülcede (Vigna unguiculata L.) çimlenme üzerine etkilerinin belirlenmesi. Ordu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(2), 196-200.
35. Moghaddam, P. R., Feizi, H., & Mondani, F. (2011). Evaluation of tomato production systems in terms of energy use efficiency and economical analysis in Iran. Notulae Scientia Biologicae, 3(4), 58-65.
36. Şakiroğlu, M., İlhan, D., Kaya, M. M., Demirözoğul, O., Uluçay, O., & Eren, B. (2011). Moleküler Veriler Işığında Medicago sativa L. Tür Kompleksinin Mevcut Durumu. Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4(1), 32-42.
37. Salk, A., Arin, L., Deveci, M., & Polat, S. (2008). Bean Growning., Special Vegetable’da. Namık Kemal Üniversitesi, Agric. Fac., Depart. Horticulture, 164.
38. Tanveer, A., Rehman, A., JAVAID, M., Abbas, R. N., Sibtain, M., Ahmad, A. U. H., ... & Aziz, A. (2010). Allelopathic potential of Euphorbia helioscopia L. against wheat (Triticum aestivum L.), chickpea (Cicer arietinum L.) and lentil (Lens culinaris Medic.). Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 34(1), 75-81.
39. Tındaş, İ. (2015). Patatesin kuraklık toleransının düzenlenmesinde rol alan MiRNA'ların belirlenmesi (Master's thesis, Niğde Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü).
40. Toosi, A. F., Bakar, B. B., & Azizi, M. (2014). Effect of drought stress by using PEG 6000 on germination and early seedling growth of Brassica juncea Var. Ensabi. Sci P Ser A Agron, 360-363.
41. Turhan, A., & Şeniz, V. (2010). Farklı Tuz Konsantrasyonlarının Türkiye'de Yetiştirilen Bazı Domates Genotiplerinin Çimlenmesi Üzerine Etkileri. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 24(2), 11-22.
42. Turhan, A., Kuşçu, H., & Şeniz, V. (2011). Effects of different salt concentrations (NaCl) on germination of some spinach cultivars. Uludağ Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 25(1), 65-77.
43. Ünal, Z. (2019). Bazı abiyotik streslerin prolinle desteklenen turuçgil anacı çöğürleri üzerine morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal etkileri.
44. Ünlükara, A., & Öztürk, Y. Ç. A. (2008). Farklı Yıkama Oranlarında Sulama Uygulamalarının Fasulyenin (Phaseolus vulgaris) Gelişimine ve Besin Maddesi İçeriğine Etkisi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 2008(2), 51-60.
45. Wang, W. X., Vinocur, B., Shoseyov, O., & Altman, A. (2000, July). Biotechnology of plant osmotic stress tolerance physiological and molecular considerations. In IV International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding 560 (pp. 285-292).
46. Wignarajah, K. (1990). Growth response of Phaseolus vulgaris to varying salinity regimes. Environmental and Experimental Botany, 30(2), 141-147.
47. Zengin, F. K. (2007). Fasulye fidelerinin (Phaseolus vulgaris L. cv. Strike) pigment içeriği üzerine bazı ağır metallerin etkileri. KSÜ Fen ve Mühendislik Dergisi, 10(2), 6-12.