Abstract

Tuz stresi, özellikle kurak ve yarı kurak alanlarda, küresel olarak ürün verimliliğini kısıtlayan önemli bir abiyotik faktördür. Carthamus tinctorius L. (aspir) orta düzeyde tuz toleransı gösterir, ancak çeşitler arasında önemli farklılıklar vardır. Hasankendi çeşidi Türkiye'de kayıtlı bir çeşittir, ancak farklı tuzluluk seviyelerine verdiği fizyolojik ve biyokimyasal tepkiler henüz yeterince anlaşılmamıştır. Bu çalışmada, Hasankendi aspirinin kontrollü sera koşulları altında beş tuzluluk seviyesine (Kontrol, 5.0, 10, 15 ve 20 dS m⁻¹ EC) verdiği morfolojik ve biyokimyasal tepkiler değerlendirilmiştir. Morfolojik özellikler (bitki boyu, kök uzunluğu, dal çapı, yaş ve kuru ağırlık, yaprak sayısı) ve biyokimyasal parametreler (toplam antioksidan kapasitesi, DPPH radikal süpürücü aktivitesi, toplam fenolik içerik, toplam flavonoidler, tanik asit) ölçülmüştür. Artan tuzluluk seviyeleri bitki boyunu (%45'e kadar), kök uzunluğunu (%62'ye kadar), taze ağırlığı (%84'e kadar) ve kuru ağırlığı (%86'ya kadar) önemli ölçüde azalttı. Tersine, biyokimyasal parametreler belirgin şekilde arttı ve toplam fenolikler, DPPH aktivitesi, toplam antioksidan kapasite, flavonoidler ve tanenler 20 dS m⁻¹ EC'de maksimum seviyelere ulaştı ve kontrol ile karşılaştırıldığında sırasıyla %68, %72, %134, %303 ve %178 artış gösterdi. Hasankendi çeşidi orta düzeyde tuz toleransı sergiler, yüksek tuzluluk altında önemli morfolojik azalmalar ancak özellikle fenolikler ve flavonoidler olmak üzere enzimatik olmayan antioksidan savunmalarının güçlü bir aktivasyonu vardır. Bu bulgular, hem tuz toleransını hem de aspirde antioksidan kapasiteyi artırmaya odaklanan çalışmaların önemini vurgulamaktadır.

Keywords

• Hasankendi çeşidi
• Tuzluluk stresi
• Antioksidanlar
• Tanenler

Project Number

1919B012208270

Impact of Salinity on Growth Performance and Antioxidant Defense in Safflower (Carthamus tinctorius L.)

Abstract

Salt stress represents a major abiotic constraint affecting global crop productivity, particularly in arid and semi-arid environments. Safflower (Carthamus tinctorius L.) is known for its moderate salt tolerance; however, cultivar-specific physiological and biochemical mechanisms remain insufficiently characterized. This study aimed to evaluate the effects of increasing salinity levels (0, 5, 10, 15, and 20 dS /m EC) on morphological growth and antioxidant responses of the Turkish Hasankendi safflower cultivar under controlled greenhouse conditions. A completely randomized design was applied, and morphological traits (plant height, root length, stem diameter, leaf number, fresh and dry weights) together with biochemical parameters (total antioxidant capacity, DPPH radical scavenging activity, total phenolics, flavonoids, and tannins) were analyzed. Increasing salinity led to significant reductions in plant height (45%), root length (62%), and dry biomass (86%), while total phenolic and flavonoid contents rose by 134% and 303%, respectively, compared with the control. The results indicate that Hasankendi exhibits a moderate tolerance to salinity through the activation of non-enzymatic antioxidant mechanisms, particularly the synthesis of phenolic and flavonoid compounds that mitigate oxidative damage. These findings provide valuable insights into the biochemical adaptation strategies of safflower under salt stress and highlight Hasankendi as a promising genetic resource for improving both stress tolerance and antioxidant potential in breeding programs.

Keywords

• Hasankendi cultivar
• Salinity stress
• Antioxidants
• Tannins

Project Number

1919B012208270

Thanks

This study was supported by TÜBİTAK 2209-A project with the number 1919B012208270.

References

1. Aasim, M., Yıldırım, B., Say, A., Ali, S. A., Aytaç, S. & Nadeem, M. A. (2024). Artificial intelligence models for validating and predicting the impact of chemical priming of hydrogen peroxide (H2O2) and light emitting diodes on in vitro grown industrial hemp (Cannabis sativa L.). Plant Molecular Biology, 114(2), 33.
2. Arslan, Y., Katar, D., Güler, S., Subaşı, A. S., Subaşı, İ., & Bülbül, A. (2012). Çimlenme ve erken fide gelişimi döneminde aspir (Carthamus tinctorius L.) çeşitlerinin tuza toleransının belirlenmesi. Selcuk Journal of Agriculture and Food Sciences, 26(2), 6-11.
3. Aydın, İ. & Atıcı, Ö. (2015). Tuz stresinin bazı kültür bitkilerinde çimlenme ve fide gelişimi üzerine etkileri. Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 3(2), 1-15.
4. Chandran, C. I. K. & Indira, G. (2016). Quantitative estimation of total phenolic, flavonoids, tannin and chlorophyll content of leaves of Strobilanthes kunthiana (Neelakurinji). Journal of Medicinal Plants Studies, 4(4), 282-286.
5. Çavumirza, M., & Demir, İ. (2023). Bazı Aspir (Carthamus tinctorius L.) Çeşitlerinde Farklı Tuz Konsantrasyonlarının Çimlenme ve Çıkış Üzerine Etkisi. Manas Journal of Agriculture Veterinary and Life Sciences, 13(1), 24-30.
6. Çulha, Ş. & Çakırlar, H. (2011). Effect of salt stress induced by NaCl on safflower Carthamus tinctorius L. cultivars at early seedling stages. Hacettepe Journal of Biology and Chemistry, 39(1), 61-64.
7. Faller, A. L. K. & Fialho, E. (2009). The antioxidant capacity and polyphenol content of organic and conventional retail vegetables after domestic cooking. Food Research International, 42 (1), 210-215.
8. Hussain, M. I., Lyra, D. A., Farooq, M., Nikoloudakis, N. & Khalid, N. (2016). Salt and drought stresses in safflower: a review. Agronomy for Sustainable Development, 36(1), 4.

9. Keleş, B., & Akbaş, F. (2023). Morphological, physiological and biochemical responses of safflower (Carthamus tinctorius L.) exposed to salinity stress. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarim ve Doğa Dergisi, 26(6), 1246-1252.
10. Kına, E., Özgökçe, M. S., Sadak, A. & Kıpçak, S. (2022). Farklı aspir (Carthamus tinctorius L.) çeşitlerinin laboratuvar koşullarında bazı fizyolojik parametrelerinin belirlenmesi. Yüzüncü Yil Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(3), 674-682.
11. Martins, N., Barros, L., Santos-Buelga, C., Henriques, M., Silva, S. & Ferreira, I. C. F. R. (2015). Evaluation of bioactive properties and phenolic compounds in different extracts prepared from Salvia officinalis L. Food Chemistry, 170, 378-385.
12. Okumuş, O., Say, A., Eren, B., Demirel, F., Uzun, S., Yaman, M. & Aydın, A. (2024). Using machine learning algorithms to investigate the impact of temperature treatment and salt stress on four forage peas (Pisum sativum var. arvense L.). Horticulturae, 10(6), 656.
13. Önder, S., Dayan, E., Karakurt, Y. & Tonguç, M. (2022). Changes in germination, antioxidant enzyme activities and biochemical contents of safflower (Carthamus tinctorius L.) under different salinity levels. Süleyman Demirel University Faculty of Arts and Science Journal of Science, 17(1), 185-194.
14. Prieto, P., Pineda, M. & Aguilar, M. (1999). Spectrophotometric quantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specific application to the determination of vitamin E. Analytical Biochemistry, 269(2), 337-341.
15. Singleton, V. L. & Rossi, J. A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phomolybdis-phosphotungistic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture, 16, 144-158.
16. Toprak, T. & Tunçtürk, R. (2018). Farklı aspir (Carthamus tinctorius L.) çeşitlerinin gelişim performansları üzerine tuz stresinin etkisi. Doğu Fen Bilimleri Dergisi, 1(1), 44-50.
17. Ünsal, M. B., & Görmüş, Ö. (2020). Çukurova koşullarında farklı azot dozu uygulamalarının bazı aspir (Carthamus tinctorius L.) çeşitlerinde verim ve verim özelliklerine etkisi. Ç.Ü. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 39(3), 28-37.
18. Uysal, N., Baydar, H. & Erbaş, S. (2006). Isparta populasyonundan geliştirilen aspir (Carthamus tinctorius L.) hatlarının tarımsal ve teknolojik özelliklerinin belirlenmesi. Ziraat Fakültesi Dergisi, 1(1), 52-63.
19. Yolci, M. S., Tunçtürk, R. & Tunçtürk, M. (2022). Farklı ekstraksiyon çözücüleri ve hasat zamanlarinin aspir (Carthamus tinctorius L.) çiçeklerinin toplam fenol ve flavonoid miktarlari ile antioksidan aktivitesi üzerine etkileri. International Journal of Life Sciences and Biotechnology, 5(1), 97-109.
20. Zhishen J., Mengcheng, T. & Jianming, W. (1999). The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chemistry, 64 (4), 555-559.