Low Temperature Stress Tolerance of Maize (Zea mays L.) Plant During Germination

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 75 - 83, 31.12.2023

Şahadet Müştak , Rahime Cengiz

Abstract

Drought occurs due to high temperatures due to global climate change. Especially since our country is in the temperate climate zone, cold tolerance is important for summer plants to avoid drought and benefit more from spring precipitation. Although maize is planted in early spring to avoid summer drought, early planting increases the risk of cold stress encountered during seed germination and seedling growth. This study was carried out in the Sakarya University of Applied Sciences Faculty of Agriculture Laboratory with 3 replications according to the Factorial Random Plots Trial Design in order to phenotypically examine the cold tolerance in the germination periods of the maize and to determine the differences between the genotypes. The research used 50 settled maize lines obtained from Maize Genetics and Genomics Database (Maize GDB) as material. Maize lines are in FAO 600-700 maturity group, such as yellow dent, dent-like, and flint-like grain type. In germination trials; 50 maize lines were kept in the climate chamber for two weeks for 24 hours at 10, 8, and 6°C. Observations were taken on the 7th and 14th days. The germination time of the plant was measured by monitoring the emergence rate, the number of emergences, root length, seed viability index, and coleoptile length. According to the results obtained, while no germination was observed in any of the lines on the 7th day in the 6°C application, the root length number of 21 lines could be measured in the measurements made on the 14th day. Both root and coleoptile length could be measured on the 14th day in 8°C application. In 10°C application, both root and coleoptile length could be measured in 47 number lines on the 14th day.

Keywords

Maize, cold tolerance, germination, abiotic stress

Project Number

BAP NO: 095-2022

Mısır (Zea mays L.) Bitkisinin Çimlenme Döneminde Düşük Sıcaklık Stresine Toleransı

Abstract

Küresel ilkim değişikliği sebebiyle yüksek sıcaklıklara bağlı olarak kuraklık söz konusudur. Özellikle ülkemiz ılıman iklim kuşağında olduğundan yazlık bitkiler için kuraklıktan kaçma ve ilkbahar yağışlarından daha çok faydalanabilmek için soğuk toleransı önem arz etmektedir. Yazın meydana gelen kuraklıktan sakınmak için mısır ekimi erken bahar aylarında yapılsa da erken dikim, tohum çimlenmesi ve fide büyümesi sırasında karşılaşılan soğuk stresi riskini artırmaktadır. Bu çalışma, mısır bitkisinde soğuğa toleransın çimlenme ve fide dönemlerinde fenotipik olarak incelenmesi, genotipler arasındaki farklılıkların tespit edilmesi amacıyla, Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Ziraat Fakültesi Laboratuvarında Faktöriyel Düzende Tesadüf Parselleri Deneme Deseni’ne göre 3 tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Araştırmada Maize Genetics and Genomics Database (Maize GDB) den temin edilen 50 adet durulmuş mısır hattı materyal olarak kullanılmıştır. Mısır hatları FAO 600-700 olum grubunda sarı atdişi, atdişi gibi ve sert gibi tane tipindedir. Çimlendirme denemelerinde; 50 mısır hattı 10, 8 ve 6°C sıcaklıklarda 24 saat süre ile iki hafta boyunca iklim kabininde tutulmuştur. Gözlemler 7’inci gün ve 14’üncü günlerde alınmıştır. Bitkinin çimlenme süresi, çıkış oranı, çıkış sayısı, kök uzunluğu, tohum canlılık indeksi ve koleoptil uzunluğu izlenerek ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlara göre, 6°C uygulamasında 7’nci günde hatların hiçbirinde çimlenme görülmez iken 14’üncü günde yapılan ölçümlerde 21 adet hatta kök uzunluğu ölçülebilmiştir. 8°C uygulamasında 14’üncü günde hem kök hem koleoptil uzunluğu ölçülebilmiştir. 10°C uygulamasında ise 14’üncü günde 47 hatta hem kök hem de koleoptil uzunluğu ölçülebilmiştir.

Keywords

Mısır, soğuk toleransı, çimlenme, abiyotik stres

Supporting Institution

Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi BAP Koordinatörlüğü

Project Number

BAP NO: 095-2022

Thanks

Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi BAP Koordinatörlüğüne destekleri için teşekkür ederiz.

References

• Allen, D. J. and, Ort, D. R. (2001). Impacts of chilling temperatures on photosynthesis in warm-climate plants. Trends in plant science, 6(1), 36-42.
• Babaoğlu, M. (2005). Mısır ve tarımı. Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Edirne.
• Bouis, H. E. and, Welch, R. M. (2010). Biofortification-a sustainable agricultural strategy for reducing micronutrient malnutrition in the global south. Crop science, S-20.
• Cerit, İ., Turkay, M. A., Sarıhan, H. ve Şen, H. M. (2001). Mısır yetiştiriciliği. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Tarımsal Araştırmalar Genel Müdürlüğü Çukurova Tarımsal Araştırmalar Enstitüsü Müdürlüğü, Adana.
• Farooqi, M. Q. U. and, Lee, J. K. (2016). Cold stress evaluation among maize (Zea mays L.) inbred lines in different temperature conditions. Plant breeding and biotechnology, 4(3), 352-361.
• Hund, A., Fracheboud, Y., Soldati, A. and, Stamp, P. (2008). Cold tolerance of maize seedlings as determined by root morphology and photosynthetic traits. European Journal of Agronomy, 28(3), 178-185.
• İşler, N. (2018). Mısır tarımı. Hatay: MKÜ. Ziraat Fakültesi Yayınları.
• Kınacı, E., & ve Kün, E. (1999). Orta Anadolu’da ilk gelişme dönemlerinde düşük sıcaklığa toleranslı mısır genotiplerinin belirlenmesi üzerine araştırmalar II. Tr. J. of Agriculture and Forestry, 23, 197-201.
• Meena H.S., Mishra U., Gadag R.N. and, Pathak H. (2015), Cold tolerance in maize (Zea mays): Physiological and Morphological Traits, National Academy of Agricultural Science (NAAS), 33 (4), 2603-2606
• Mellado Sánchez, M. (2021). Understanding the iımpact of low temperatures in maize seed germination, University of Hertfordshire, Sicilya, İtalya
• Miedema, P. (1982). The effects of low temperature on Zea mays. Advances in agronomy, 35, 93-128.
• Sthapit, B. R. and, Witcombe, J. R. (1998). Inheritance of tolerance to chilling stress in rice during germination and plumule greening. Crop Science, 38(3), 660-665.
• Stone, P. J., Sorensen, I. B. and, Jamieson, P. D. (1999). Effect of soil temperature on phenology, canopy development, biomass and yield of maize in a cool-temperate climate. Field crops research, 63(2), 169-178.