Changes in Pepper (Capsicuum annuum L.) Plant Growth and Ion Uptake in Salt Stress and Recovery Process

Abstract

In this study, it is aimed to clarify how the metabolic events in the plant and pepper plant are affected under salt stress and recovery process, and which adaptation mechanisms are developed. Seedlings germinated in pumice environment and 2 true leaf seedlings were taken into water culture, and salt applications were started to be applied to seedlings in the period of 4-5 leaves. Before salt application (0. day) plant samples were taken, 50 mM NaCl was added to nutrient solution for seedlings to be applied salt. Sampling was performed on the 10th and 20th days of the salt application period and recovery period. Some basic growth parameters of plants are number of leaves, leaf weight, root weight, root length, stem weight, plant height, first flowering, in leaf Na, K, Ca, Cl contents were performed. As a result of the measurements and analyzes, it was observed that salt stress had a negative effect on plant growth parameters in both pepper cultivars. Carliston pepper cultivar was able to recover the plant growth on the 20th day of the recovery process (post-stress process), while the hot pepper cultivar was able to control the plant growth by limiting the plant growth in order to control the metabolic activity. When the effect of salinity on the early flowering of plants was observed, it was observed that the first flowering of the charliston pepper cultivar was on the 23rd day of salt application. As a result of the biochemical analysis, it was determined that the negative effect of salt stress on the plants decreased on the 20th day of the recovery process.

Keywords

• Capsicum annuum L..
• Pepper
• Recovery
• Salt stress

Tuz Stresi ve Geri Kazanım Sürecinde Biberin (Capsicum annuum L.) Bitki Gelişimi ve İyon Alımındaki Değişimler

Abstract

Çalışmada; tuz stresi altında (geçici stres dönemi) ve geri kazanım sürecinde(geçici stres sonrası süreç) çarliston ve acı çiçek biber bitkisindeki metabolik olayların nasıl etkilendiğini açıklığa kavuşturmak ve hangi uyum mekanizmaları geliştirdiğini anlamak amaçlanmıştır. Pomza ortamında çimlendirilen 2 gerçek yapraklı fideler, su kültürüne alınmış, 4-5 yapraklı dönemde fidelere tuz uygulamalarına başlanmıştır. Tuz uygulanmadan önce (0. gün) bitki örnekleri alınarak, tuz uygulanacak fideler için besin çözeltisine 50 mM NaCl eklenmiştir. Tuz uygulamasının 10. ve 20. gününde örnek alma işlemi yapılmıştır. Daha sonra tuz uygulaması kesilip, bitkiler tuz eklenmeden Hogland besin çözeltisinde yetiştirilmeye devam edilerek bitkiler geri kazanım dönemine (geçici tuz stresi sonrası tuz uygulanmayan süreç) alınmıştır. Bu süreçte ise örnek alma işlemi 10. ve 20. günde olmak üzere iki kez yapılmıştır. Bitkilerin, temel bazı büyüme parametreleri yaprak sayısı, yaprak ağırlığı, kök ağırlığı, gövde ağırlığı, bitki boyu, ilk çiçeklenme ile yaprak kısımlarında, Na, K, Ca, Cl içerikleri belirlenmiştir. Yapılan fiziksel ölçüm ve analizler sonucunda, her iki biber çeşidinde de tuz stresinin bitki gelişim parametreleri üzerine olumsuz etkisinin olduğu görülmüştür. Çarliston biber çeşidinin bitki gelişimlerini geri kazanım sürecinin 20. gününde stres metabolizmasından kurtulup normal gelişim metabolizmasına geçebilmiştir. Acı çiçek biber çeşidi ise metabolik aktiviteyi kontrol altında tutabilmek için bitki büyümesini sınırlandırarak bitkiyi kontrol edebilecek seviyede tutmuştur. Tuzluluğun bitkilerin erken çiçeklenmesi üzerine etkisine bakıldığında, yapılan gözlemlerde çarliston biber çeşidinde ilk çiçeklenmenin tuz uygulamasının 23. gününde olduğu görülmüştür. Yapılan biyokimyasal analizler sonucunda da bitkiler üzerindeki tuz stresinin olumsuz etkisinin geri kazanım sürecinin 20. gününde azaldığı belirlenmiştir.

Keywords

• Biber
• Capsicum annuum L.
• Geri kazanım
• Tuz stresi

References

1. Ahmad N, Wyn Jones RG, 1979. Glycinebetaine, proline and inorganic ion levels in barley seedlings following transient stress. Plant Science Letter, 15: 231–237.
2. Akdoğan S, Özkan İ, 2000. Gelişmenin değişik dönemlerinde uygulanan su noksanlığı geriliminin biber bitkisi (Capsicum annuum L.)’nin tuza duyarlılığı üzerine etkisi, Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 6(3): 1-8. Alarcon JJ, S´anchez-Blanco MJ, Bolar´ın MC, Torrecillas A, 1993. Water relation and osmotic adjustment in Lycopersicum esculentum and L. pinnelli during short-term of salt exposure and recovery. Physiology Plant, 89: 441–447.
3. Ayers RS, 1977. Quality of water for irrigation, J. Irr. Drainage Div. American Society Civil Engineers, 103:135-154.
4. Bartels D, Sunkar R, 2005. Drought and salt tolerance in plants, Critical Reviews in Plant Sciences, 24: 23–58.
5. Cavalcanti FR, Lima JPMS, Ferreira-Silva SL, Viégas RA, Silveira JAG, 2007. Roots and leaves display contrasting oxidative response during salt stress and recovery in cowpea. Journal of plant physiology, 164(5): 591-600.
6. Çiçek N, Çakırlar H, 2002. The effect of salinity on some physiological parameters in two maize cultivars, Bulg. Journal Plant Physiology, 28 (1-2): 66-74.
7. Essa TA, 2002. Effect of salinity stress on growth and nutrient composition of three soybean (Glycine max L. Merrill) cultivars. Journal of Agronomy and Crop Science, 188(2): 86-93.
8. Ghoulam C, Foursy A, Fores K, 2002. Effects of Salt Stress on Growth Inorganic ions and Proline Accumulation in Relation to Osmotic Adjustment in Five Sugar Beet Cultivars, Enviromental and Experimental Botany, 47: 39-50.

9. Hoagland DR, Arnon DI, 1938. The water culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experiment Station Circulation,347, 32
10. Irshad M, Yamamoto S, Eneji AE, Endo T, Hona T, 2002. Urea and Manure Effect on Growth and Mineral Contents of Maize Under Saline Conditions. Journal Plant Nutrition, 25(1): 189- 200.
11. Kacar B, 1994. Toprak Analizleri. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Eğitim, Araştırma ve Geliştirme Vakfı Yayınları:3, Ankara, 703s
12. Lacerda CF, Cambraia J, Oliva MA, Ruiz HA, 2005. Changes in growth and in solute concentrations in sorghum leaves and roots during salt stress recovery. Environmental and Experimental Botany, 54(1): 69-76.
13. Mahajan S, Pveey GK, Tuteja N, 2008. Calcium- and salt-stress signaling in plants: shedding light on SOS pathway, Archives of Biochemistry and Biophysics, 471(2): 146–158.
14. Oztekin GB, Tuzel Y, 2011. Salinity response of some tomato rootstocks at seedling stage. African Journal of Agricultural Research, 6(20): 4726-4735.
15. Öztaş Ö, 2018. Tuz Stresi Altındaki Biber Bitkisine Potasyum Uygulamalarının Etkisinin Araştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
16. Pardossi A, Malorgio F, Oriolo D, Gucci R, Serra G, Tognoni F, 1998. Water relations and osmotic adjustment in Apium graveolens during long-term NaCl stress and subsequent relief. Physiology Plant 102, 369–376.
17. Romero-Aranda R,T. Soria J. Cuartero, 2001. Tomato plant-water uptake and plantwater relationships under saline growth conditions. Plant Science, 160:265- 272.
18. Shannon MC, Grieve CM, 1999. Tolerance of vegetable crops to salinity. Scientia Horticulturae, 78: 5-38.
19. Şevgin Zirek, N, 2017. Biber Bitkisinde Tuz stresi Üzerine Magnezyumun Etkileri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
20. Taleisnik E, Peyran G, Arias C, 1997. Respose of Chlorisgayana Cultivars to Salinity. 1. Germination and Early Vegetatif Growth.Tropical Grassland, 31: 232-240.
21. Üzal Ö, 2009. Tuz Stresi Altında Yetiştirilen Bazı Çilek Çeşitlerinde Jasmonik Asitin Bitki Gelişimi ve Antioksidant Enzim Aktiviteleri Üzerine Etkisi. (Doktora Tezi). Yüzüncü Yıl Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
22. Yakıt S, Tuna AL, 2006. Tuz stresi altındaki mısır bitkisinde (Zea mays L.) stres parametreleri üzerine Ca, Mg ve K’nın etkileri. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 19(1): 59-67.
23. Yaşar F, 2003. Tuz Stresi Altındaki Patlıcan Genotiplerinde Bazı Antioksidant Enzim Aktivitelerinin ın vıtro ve ın vıvo Olarak İncelenmesi. (doktora tezi basılmamış). Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
24. Yaşar F, Ellialtıoglu S, Kusvuran S, 2006. Ion and Lipid Peroxide Content in Sensitive and Tolerant Eggplant Callus Cultured Under Salt Stress. European Journal Hortıcultural Science, 71 (4): 169- 172.
25. Yasar F, 2007. Effects of salt stres on ion and lipid peroxidation content in green beans genotypes. Asian Journal of Chemistry, 19(2): 1165-1169.
26. Yaşar F, Ellialtıoğlu Ş, Ozpay T, Üzal Ö, 2007. Karpuz (Citrillus lanatus) Genotiplerinde, Tuz Stresinden Kaynaklanan Oksidatif Zararlanmanın Zamana Göre Değişimi ve Skala İle İlişkisinin Belirlenmesi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 12: 59-64.
27. Yu S, Wang W, Wang B, 2012. Recent progress of salinity tolerance research in plants, Russian Journal of Genetics, 48 (5): 497-505.