Determination of Some Plant Properties in Herbicide Resistant Mutant Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) Lines

Abstract

This research was carried out to determine some morphological properties of the M2 level mutant lines of 2 varieties (Titicaca and Moqu Arrochilla) of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Lines; in 2018, mutations were created by applying sodium azide to the seeds and they were determined to be herbicide tolerant field conditions at the M1 level. A pot study was carried out in the greenhouse in 2019 with M2 seeds obtained from resistant plants. In the study, 6 lines of each variety and the control were planted in pots according to the completely randomized plots experimental design. Two months later, the plants in the pots were taken with their roots; morphological features such as plant height, root length, dry seedling and root weight, stem thickness and number of leaves were determined. The obtained results showed that cultivars are affected to varying degrees by mutagen application. While some features of the lines lagged behind the control varieties, some features were found to be superior to control. In Titicaca, the ET-6 line stands out in terms of plant height, ET-5 seedling weight, ET-1 and ET-5 root weight and ET-1 stem thickness. In M. Arrochilla cultivar, EM-4 and M-114 were better in terms of plant height, EM-5 root length, M-103 seedling weight, EM-5 root weight and EM-4 stem thickness.

Keywords

• Chenopodium quinoa,Mutation,herbicide resistance,morphological features

Herbisite Dayanıklı Mutant Kinoa (Chenopodium quinoa Willd.) Hatlarında Bazı Bitkisel Özelliklerin Belirlenmesi

Abstract

Bu araştırma kinoa (Chenopodium quinoa Willd.)’nın 2 çeşidine (Titicaca ve Moqu Arrochilla) ait M2 seviyesindeki mutant hatların bazı morfolojik özelliklerini belirlemek amacıyla yürütülmüştür. Hatlar; 2018 yılında tohumlara sodyum azid uygulayarak mutasyon oluşturulmuş ve M1 seviyesinde tarla şartlarında herbisite dayanıklı olarak belirlenmiş materyallerdir. Dayanıklılık gösteren bitkilerden elde edilen M2 tohumları ile 2019 yılında serada saksı çalışması yürütülmüştür. Çalışmada her iki çeşitten 6’şar hat ve kontrol çeşidi şansa bağlı tam parseller deneme desenine göre saksılara ekilmişlerdir. İki ay sonra saksılardaki bitkiler kökleri ile çıkarılmış; bitki boyu, kök uzunluğu, kuru fide ve kök ağırlığı, sap kalınlığı ve yaprak sayısı gibi morfolojik özellikler belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar çeşitlerin mutagen uygulamasından farklı derecelerde etkilendiğini ortaya koymuştur. Hatların bazı özellikleri kontrol çeşitlerinin gerisinde kalırken, bazı özellikleri kontrolden daha üstün bulunmuştur. Titicaca’da ET-6 hattı bitki boyu, ET-5 fide ağırlığı, ET-1 ve ET-5 kök ağırlığı ve ET-1 sap kalınlığı yönünden ön plana çıkan hatlardır. M. Arrochilla çeşidinde ise EM-4 ve M-114 bitki boyu, EM-5 kök uzunluğu, M-103 fide ağırlığı, EM-5 kök ağırlığı ve EM-4 sap kalınlığı yönünden daha iyi durumda bulunmuştur.

Keywords

• Mutasyon,herbisite dayanıklılık,Chenopodium quinoa,morfolojik özellikler

References

1. Akçay E, Tan M, 2019. Farklı tuzluluk seviyelerinin bazı kinoa (Chenopodium quinoa Willd.) çeşitlerinde kök ve sürgün gelişmesine etkileri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 50 (3): 292-298.
2. Anonim, 2010. Farklı Tip Biberlerde Mutasyon Islahı. Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Teknik Rapor, TAEK TR-2010-7, Ankara.
3. Anonim, 2011. Nükleer Tekniklerle Makarnalık Buğdayda (Triticum durum Desf.) Mutasyon Islahı. Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Teknik Rapor, TAEK TR-2011-11, Ankara.
4. Atmaca E, Çiftçi CY, Çakır S, Sağel Z, Akın R, 2012. Yaşa–05 ve Hisar nohut çeşitleri tohumlarına uygulanan farklı gama ışını dozlarının bazı özellikler üzerine etkilerinin belirlenmesi. Tarım Bilimleri Araştırma Dergisi 5(1): 104-106.
5. Bhargava A, Shukla S, Ohri D, 2006. Chenopodium quinoa - An Indian perspective. Industrial Crops and Products, 23: 73-87.
6. Bilalis DJ, Travlos IS, Karkanis A, Gournaki M, Katsenios G, Hela D, Kakabouki I, 2013. Evaluation of the allelopathic potential of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Romanian Agricultural Research, 30: 359-364.
7. Cowbrough M, 2015. Crop injury and yield response of quinoa to applications of various herbicides. Crop advances: Field Crop Reports, http://www.ontariosoilcrop.org.
8. Efe B, Ünal S, 2017. Farklı Gama ışını dozlarının Macar fiği çeşitlerindeki bazı kantitatif özelliklere etkisi. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi, 20: 135-143.

9. Gomez-Pando LR, Barra AE, 2013. Developing genetic variability of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) with gamma radiation for use in breeding programs. American Journal of Plant Sciences, 4: 349-355.
10. Koch AC, Ramgareeb RS, Koch AC, Ramgareeb S, Rutherford RS, Snyman SJ, Watt MP, 2012. An in vitro mutagenesis protocol for the production of sugarcane tolerant to the herbicide imazapyr. In Vitro Cellular and Developmental Biology-Plant, 48: 417-427.
11. Mestanza C, Riegel R, Silva H, 2015. Characterization of the acetohydroxyacid synthase multigene family in the tetraploide plant Chenopodium quinoa. Electronic Journal of Biotechnology, 18(6): 393-398.
12. Mirza JI, Olsen GM, Iversen TH, Maher EP, 1984. The growth and gravitropic responses of wild-type and auxin-resistant mutants of Arabidopsis thaliana. Plant Physiology, 60: 516-522.
13. Muller JF, Goujaud J, Caboche M, 1985. Isolation in vitro of napthaleneacetic acid-tolerant mutants of Nicotiana tabacum,which are impaired in root morphogenesis. Molecular and General Genetics, 199: 194-200.
14. Newhouse KE, Smith WA, Starrett MA, Schaefer TJ, Singh BK, 1992. Tolerance to imidazolinone herbicides in wheat. Plant Physiology, 100: 882-886.
15. Peşkircioğlu H, 1995. Arpa (Hordeum vulgare L.)’ya uygulanan EMS (Ethyl Methane Sulphonate) ve gamma ışınlarının M1 ve M2 bitkilerinin bazı özellikleri üzerine etkileri. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
16. Pozniak CJ, Birk IT, O’Donoughue LS, Menard C, Hucl PJ, Singh BK, 2004. Physiological and molecular characterization of mutation derived imidazolinone resistance in spring wheat. Crop Science, 44: 1434-1443.
17. Sehirali S, Özgen M, 1988. Bitki Islahı. Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Yayınları: 1059, Ders Kitabı: 310, 261 s. Ankara.
18. Tan M, Temel S, 2018. Performance of some quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) genotypes grown in different climate conditions. Turkish Journal of Field Crops, 23(2): 180-186.
19. Tan M, Temel S, 2019. Her Yönüyle Kinoa. Önemi, Kullanılması ve Yetiştiriciliği. İksad Yayınevi, 177 s, Ankara.
20. Tan S, Evans RR, Dahmer ML, Singh BK, Shaner DL, 2005. Imidazolinone tolerant crops: History, current status and future. Pest Management. Science, 61: 246-257.
21. Vega-Galvez A, Miranda M, Vergara J, Uribe E, Puente L, Martinez EA, 2010. Nutrition facts and functional potential of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), an ancient Andean grain: A review. Journal of the Science Food Agriculture, 90: 2541-2547.
22. Wani MF, Kozgar MI, Tomlekova N, Khan S, Kazi AG, Sheikh SA, Ahmad P, 2014. Mutation Breeding: A Novel Technique for Genetic Improvement of Pulse Crops Particularly Chickpea (Cicer arietinum L.). In Improvement of Crops in the Era of Climatic Changes, P. Ahmads ve ark. (Eds.), Springer, New York, USA, p: 217-248.
23. Yıldız N, Bircan H, 1991. Araştırma ve Deneme Metodları. Atatürk Üniversitesi. Yayınları No: 697, Ziraat Fakültesi Yayınları No: 305, Ders Kitapları Serisi No: 57, Erzurum.