Current Developments In Pollination And Fertilization Researches In Hazelnut

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 84 - 98, 31.12.2023

Hüseyin İrfan Balık , Tuğba Murat Arif

Abstract

Hazelnut (Corylus sp.), which is endemic to the northern hemisphere, is grown in limited regions in the world due to its special climate requirements. Around 20 species have been described within the genus Corylus. Commercial hazelnut cultivars are included in the C.avellana. Hazelnuts, which have a monoic, are wind pollinated during the winter months. There is self- and cross incompatibility. The incompatibility in hazelnut is of the sporophytic type, controlled by a single locus with S alleles. It was determined that the allele genes in the pistil were co-dominant, those in the pollen were dominant or co-dominant, and 33 S alleles related to the incompatibility were identified. Sexual incompatibility makes parent selection important in hybridization breeding in hazelnuts. The extent to which pollinators are incompatible with the main cultivar can be determined through controlled crosses. Additionally, the development of pollen tubes in styles can be revealed by monitoring them under a fluorescence microscope. Dichogamy is common in hazelnut cultivars and protandry is frequently observed. The male and female flowering may vary depending on ecology, cultivar and years in the same cultivar. Climate change causes differences in phenological periods in hazelnuts, as in other fruit species. It has been noted that catkins, which require less chiling requeriments than female flowers, bloom earlier than the average for many years. Therefore, there are yield losses due to lack of pollination. Dichogamy and incompatibility necessitate the use of pollinators. Pollinator cultivar selection studies have shown that although it varies depending on the cultivar, cross-pollination significantly increases nut set and yield can increase by 2.5 times. It was determined that as a result of cross-pollination, the number of nuts in the cluster increased, the rate of blank nut decreased, and the nut quality also increased. In this study, in addition to the research revealing the unique characteristics of hazelnut in terms of fertilization biology, the results of the research conducted in recent years were examined and compiled. As a result of the research, in order to ensure sustainability in hazelnuts, Turkey's most important agricultural export product, it is evaluated that there is a need for pollinators development studies, which reveal the performances of cultivars in different regions, and the execution of projects related to supplementary pollination, pollen preservation and effective pollination periods.

Keywords

C. avellana, pollination, fertilization, incompatibility, dichogamy

Fındıkta Tozlanma ve Döllenme Konusunda Son Gelişmeler

Abstract

Kuzey yarım kürede endemik olan fındık (Corylus sp.), özel iklim istekleri nedeniyle dünyada sınırlı bölgelerde yetişmektedir. Corylus cinsi içerisinde 20 civarında tür tanımlanmıştır ve kültür çeşitleri C.avellana türü içerisinde yer almaktadır. Fındık, monoik çiçek yapısına sahiptir ve tozlanma kış aylarında olmaktadır. Kendine ve karşılıklı uyuşmazlık söz konusu olup, S allelleri ile tek bir lokus tarafından kontrol edilen sporofitik tiptedir. Pistildeki allel genlerin co-dominat, polendekilerin ise dominat ya da co-dominant olduğu belirlenmiş ve uyuşmazlıkla ilgili 33 S alleli tespit edilmiştir. Eşeysel uyuşmazlık fındıkta melezleme ıslahında ebeveyn seçimini zorlaştırmaktadır. Uyuşmazlık, kontrollü melezlemelerle ya da tozlanmış dişi çiçeklerin stilinde polen tüpünün gelişmesi flöresans mikroskobunda izlenerek belirlenebilmektedir. Fındık çeşitlerinde dikogami yaygındır ve protandri sıklıkla görülmektedir. Erkek ve dişi çiçeklerin açım zamanı ve süresi ekoloji, çeşit ve aynı çeşitte yıllara bağlı olarak değişebilmektedir. Küresel iklim değişikliği diğer meyve türlerinde olduğu gibi fındıkta da fenolojik özellikler üzerine etki yapmaktadır. Fındıkta erkek çiçeklerin dişi çiçeklere göre soğuklama ihtiyacı daha az olduğundan bazı yıllar erken çiçeklenmektedir. Bu durum tozlanma eksikliği nedeniyle verim kayıplarına sebep olmaktadır. Bu nedenle dikogami ve eşeysel uyuşmazlık tozlayıcı çeşit kullanımını zorunlu kılmaktadır. Tozlayıcı çeşit seçimi çalışmalarında yabancı tozlanmanın meyve tutumunu arttırdığı ve verimin de 2.5 kat kadar artış sağladığı ortaya konmuştur. Yabancı tozlanma sonucunda çotanaktaki meyve sayısı artarken boş meyve oranının azaldığı, ayrıca meyve kalitesinin de yükseldiği belirlenmiştir. Bu çalışmada fındığın döllenme biyolojisi bakımından kendine has özelliklerini ortaya koyan araştırmaların yanı sıra son yıllarda yapılan araştırma sonuçları incelenerek derleme haline getirilmiştir. Araştırma sonucunda Türkiye’nin en önemli tarımsal ihraç ürünü olan fındıkta sürdürülebilirliğin sağlanabilmesi amacıyla çeşitlerin farklı bölgelerdeki performanslarını ortaya koyan adaptasyon projelerine, tozlayıcı çeşit geliştirme çalışmalarına, ilave tozlanma, çiçek tozu muhafazası ve etkili tozlanma periyotları ile ilgili araştırmaların yürütülmesine ihtiyaç olduğu değerlendirilmektedir.

Keywords

C. avellana, tozlanma, döllenme, uyuşmazlık, dikogami

References

• [1] İslam, A. 2019. Fındık ıslahında gelişmeler. Akademik Ziraat Dergisi Cilt: 8 Özel Sayı: 167-174 (2019) Derleme ISSN: 2147-6403 e-ISSN: 2618-5881 DOI: http://dx.doi.org/10.29278/azd.667662.
• [2] Baysal, A. 1993. Genel Beslenme (8.Baskı), Hatipoğlu Kitabevi, 194, Ankara.
• [3] Balık H.İ (2018). Fındıkta kseni ve metakseni üzerine araştırmalar. (Doktora Tezi). Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.
• [4] TÜİK, 2023. Türkiye İstatistik Kurumu web sayfası. https://www.tuik.gov.tr/ (Erişim Tarihi: 04.09.2023).
• [5] Thompson, M.M., Lagerstedt, H.B. and Mehlenbacher, S.A. 1996. Hazelnuts. In: Janick J, Moore JN (eds), Fruit Breeding, 3: 125–184.
• [6] Molnar, T.J. 2011. Corylus. Wild Crop Relatives: Genomic and Breeding Resources, Forest Trees, Springer, 15-48, doi 10.1007/978-3-642-21250-5_2.
• [7] Boccacci, P., Akkak, A. and Botta, R. 2006. DNA typing and relations among European hazelnut (Corylus avellana L.) cultivars using microsatellite markers. Genome, 49: 598-611.
• [8] TTSM, 2023. Tohumluk Tescil ve Sertifikasyon Merkezi Müdürlüğü. https://www.tarimorman.gov.tr/BUGEM/TTSM/Sayfalar/Detay.aspx?SayfaId=85 8Erişim Tarihi: 04.09.2023
• [9] Balık Hİ, Beyhan N. 2019. Pollen compatibility in Turkish hazelnut cultivar. Turkish J Food Agri Sci, 1, 12-17.
• [10] Beyhan, N. (2000). Fındığın Döllenme Biyolojisi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 15: 116-122.
• [11] Germain, E. (1994). The reproduction of hazelnut: a review. Acta Horticulturea 351:195-209.
• [12] Liu, J., Zhang, H., Cheng, Y., Wang, J., Zhao, Y., Geng, W. (2014). Comparison of ultrastructure, pollen tube growth pattern and starch contain in developing abortive ovaries during the progamic phase in hazel. Frontiers in Plant Science 5, 528.
• [13] Bostan, S.Z. 2019. Fındıkta kabuklu ve iç meyve kusurları. Akademik Ziraat Dergisi Cilt:8 Özel Sayı: 157-166 (2019). ISSN: 2147-6403 e-ISSN: 2618-5881 DOI: http://dx.doi.org/10.29278/azd.644005.
• [14] Routley, B.M., Bertin, R.J., Husband, B.C., 2004. Correlated evolution of dichogamy and self-incompatibility: A phylogentic perspective. Int. Journal of Plant Science. 165 86):983-993.
• [15] Balık, H.İ., Beyhan, N., 2011. Meyve Türlerinde Dikogami. Türkiye 6. Ulusal Bahçe Bitkileri Kongresi, Bildiriler Kitabı, Sayfa 964-969. 4-8 Ekim 2011, Şanlıurfa.
• [16] Sargent, R.D., Otto, S.P., 2004. A phyogenetic analysis of pollination mode and the evolution of dichogamy in angiosperms. Evolutionary ecology research. 2004, 6:1183-1199.
• [17] Kumar, K., Sharma, R., Sharma, S.D., 2005. Homogamy in Persian Walnut Selections of Indigenous Origin From Himachal Pradesh, India, Adv. Hort. Sci., 2005 19 (1):29-33.
• [18] Hosseinpour, A., Seifi, E., Javadi, D. and Ramezanpour, S.S. 2015. A preliminary study on pollen compatibility of some hazelnut cultivars in İran. Advances in Horticultural Science, 29:1, 13-16.
• [19] Sanzol, J., Herrero M., 2001. The effective pollination period in fruit trees. Scientia Horticulturae 90 (2001) 1-17.
• [20] Mehlenbacher, S. A. (2014). Geographic distribution of incompatibilty alleles in cultivars and selections of european hazelnut. Journal of the American Society for Horticultural Sciences, 139(2), 191-212.
• [21] Erdoğan, V., Mehlenbacher, S. A., Köksal, A. İ., & Kurt, H. (2005). Incompatibility alleles expressed in pollen of Turkish hazelnut cultivars. Turkish Journal of Biology, 29, 111-116.
• [22] Bertin, R.I. and Newman, M.C., 1993. Dichogamy in angiosperm. The Botanical Review. 59: 112-152.
• [23] Çakırmelikoğlu, C., Kaya, A. (1993). Yoğun olarak üretimi yapılan bazı önemli fındık çeşitlerinin dişi çiçeklerinin soğuğa mukavemet durumlarının belirlenmesi üzerine araştırmalar. Araştırma proje özetleri. Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı.
• [24] Anonim (1992). Fındık Araştırmaları Ülkesel Projesi. Tarım ve Orman Bakanlığı, Fındık Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Giresun.
• [25] Beyhan, N. Odabaş, F. (1995). Bazı Önemli Fındık Çeşitlerinde Çiçeklenme Dönemlerinin Çevresel Faktörlerle İlişkileri Üzerinde Bir Araştırma. Türkiye II. Ulusal Bahçe Bitkileri Kongresi, 3-6 Ekim, Adana.
• [26] Bolat, İ.Pırlak, L. (1999). An investigation on pollen viability, germination and tube growth in some stone fruits. Turkish Journal of Agricultural and Forestry, 23, 383-388.
• [27] Koç, N., & Kılavuz, F. H. (1999). Seleksiyon sonucu elde dilen ana tiplere tozlayıcı seçimi ile fındık çeşit ve tiplerinin pollen kalitesinin tespiti üzerine araştırmalar, Fındık Araştırma Enstitüsü Yayınları, 19, 1-9.
• [28] Olsen, J., 2013. Pollination and nut development. Growinghazelnuts in the pasific northwest. Em 9074, OSU Extension services, Nowember 2013.
• [29] Denney, J.O. (1992). Xenia includes metaxenia. Hortscience, 27(7): 722-728.
• [30] Lagerstedt, H.B. 1977. The occurrence of blanks in the filbert (Corylus avellana) and possible causes. Economic Botany, 31:2, 153-159.
• [31] Beyhan N. Demir T ve Turan A. (2007). İlkbahar Dönemi İklim Koşullarının Fındığın Verim ve Gelişmesi Üzerine Etkileri, Türkiye V. Ulusal Bahçe Bitkileri Kongresi, 04-07 Eylül, Cilt: 1 Meyvecilik, 459-463, Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü, Erzurum.
• [32] FAE, 2023. Fındık Araştırma Enstitüsü Resmi Web Sayfası. https://arastirma.tarimorman.gov.tr/findik/Menu/45/Devam-Eden-Projeler (Erişim Tarihi: 14.09.2023).
• [33] Balık Hİ, Beyhan N. 2021. Effect of pollinator cultivars on nutrient content in some Turkish hazelnut cultivars. Turkish J Food Agri Sci, 3 (1): 13-19.
• [34] Özkutlu F., Aydemir, Ö. E., Akgün, M., & Özcan, B. (2019). Ordu ilinde fındık (Corylus avellana L.) tarımı yapılan toprakların çinko (Zn) beslenme durumu ve potansiyel beslenme problemlerinin belirlenmesi. Akademik Ziraat Dergisi, 8(Özel Sayı), 131-140.
• [35] Topçuoğlu, G. (2008). Uluslararası Piyasada Fındığın Türkiye Ekonomisine Katkısı ve Sorunları. Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tarım Ekonomisi Anabilim Dalı, Tekirdağ.