Fizyolojik stres ve eksojen poliaminlerin Isatis tinctoria L. yapraklarındaki indigo miktarı ve fide gelişimi üzerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada kontrollü koşullarda büyütülen I. tinctoria (çivitotu) bitkisinin çevresel stres koşullarına toleransı ve dışsal poliaminlere tepkisi araştırılmıştır. İlk aşamada bitkiler dört farklı tuz derişimindeki (0, 50, 100 ve 200 mM) NaCl solüsyonu ile sulanarak tuz stresine maruz bırakılmıştır. Bitkiler genelde artan tuz dozlarını tolere ederken, 200 mM’lık tuz konsantrasyonundan etkilenmiş ve indigo da dahil olmak üzere verim düşmüştür. İkinci aşama olarak fideler kuraklık stresine maruz bırakılmış ve 3., 7. ve 10. günde kuraklığın etkileri incelenmiştir. Kuraklıkta geçen gün sayısı arttıkça indigo ve verimde azalma olmuş, en düşük değerler 10. gündeki verilerden elde edilmiştir. Üçüncü aşama olan poliamin uygulamasında spermin, spermidin ve putresin poliaminleri dört farklı konsantrasyonda (0, 0.1, 1 ve 2 mM) yapraktan uygulanmıştır. Uygulamada tüm poliaminler indigo ve fide verimini arttırmış, en iyi sonuç putresinden elde edilmiştir. Dördüncü aşama olan poliamin+tuz stresi uygulamalarında indigo miktarını ve yaprak verimini en çok artıran ve etkili olan poliamin putresin olmuştur. Beşinci aşama olan poliamin+kuraklık stresi uygulamasında spermin başta olmak üzere tüm poliaminlerin etkili olduğu görülmüştür.

Keywords

• Isatis tinctoria,İndigo,Poliaminler,Kuraklık stresi,Tuz stresi

Effects of physiological stress and exogenous poliamines on seedling growth and indigo amounts in Isatis tinctoria L. leaves

Abstract

In this study, I. tinctoria (woad) cultivated under controlled conditions was investigated for its tolerance to environmental stress conditions and its response to external polyamines. The plants were exposed to salinity stress by irrigating the soil with four different concentrations (0, 50, 100 and 200 mM) of NaCl solution While plants generally tolerated increasing salt doses, they were affected by a salt concentration of 200 mM and the yield, including indigo, decreased. As a second step, seedlings were exposed to drought stress and the effects of drought on the 3^rd, 7^th and 10^th days were examined. While the number of days in the drought increased, the indigo and yield decreased, and the lowest values were obtained at 10^th day. In the third step, spermine, spermidine and putresin polyamines were applied at four different concentrations (0, 0.1, 1 and 2 mM) on the leaves of plant. In practice, all polyamines increased the yield of indigo and seedlings, however the best results were obtained from putresin. The fourth stage was polyamine + salt stress application and in this stage, putresin was the most effective polyamine which increased the amount of indigo and leaf yield. Polyamine + drought stress was the fifth stage, and all polyamines, especially spermine, were found to be effective in this stage.

Keywords

• Isatis tinctoria,Indigo,Polyamines,Drought stress,Salinity stress

References

1. Aksoy E (2008) Effect of Drought and Salt Stresses on The Gene Expressıon Levels of Antioxidant Enzymes in Lentil (Lens culinaris M.) Seedlings. Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
2. Ali RM, Abbas HM, Kamal RK (2007) The Effects of Treatment with Polyamines on Dry Matter, Oil and Flavonoid Contents in Salinity Stressed Chamomile and Sweet Marjoram. Plant Soil Environment 53(12): 529–543.
3. Ayyıldız L (2011) Mevsimlik Çiçeklerde Tuzun Bitki Gelişimi Üzerine Etkisinin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Van.
4. Battal P, Erman M, Çelik İ, Berber İ, Türker M, Erez ME, Oğuz F (2007) Kuraklık Stresi Altında Yetiştirilen Bazı Mercimek (Lens culinaris Medik.) Çeşitlerinde Moleküler ve Fizyolojik Değişikliklerin Araştırılması. Proje No: TBAG- 2294 (103T070).
5. Bek Y, Efe E (1995) Araştırma Metotları. Çukurova Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Ders Kitabı, Yayın No: 71, Adana.
6. Binici AS (2005) Tuzlu Koşullarda Yetişen Buğday Bitkisinin Fizyolojik ve Bazı Besin Elementlerinin Alımı Üzerine Gibberellik ve Absisik Asitlerin Etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Harran Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Şanlıurfa.
7. Bozcuk S, Tekin F (1996) Helianthus annuus L. Tohumlarının Çimlenmesi ve Fide Gelişimi Üzerine Tuz ve Ekzojen Poliaminlerin Etkisi, Ankara. Proje No: TBAG-1265.
8. Campeol E, Angelini LG, Tozzi S, Bertolacci M (2006) Seasonal variation of indigo precursors in Isatis tinctoria L. and Polygonum tinctorium Ait. as affected by water deficit. Environmental and Experimental Botany 58: 223–233.

9. Comlekcioglu N, Efe L, Karaman S (2015) Extraction of Indigo from Some Isatis species and Dyeing Standardization Using Low-technology Methods. Brazilian Archives of Biology and Technology 58(1): 96-102.
10. Farooq M, Wahid A, Lee D (2009) Exogenously applied polyamines increase drought tolerance of rice by improving leaf water status, photosynthesis and membrane properties. Acta Physiologiae Plantarum 31: 937–945.
11. Geren H, Okkaoğlu H, Avcıoğlu R (2011) Mikorizanın Farklı Tuz (NaCl) Konsantrasyonlarında Kıbrıs Mürdümüğü (Lathyrus ochrus)’nün Verim ve Bazı Fizyolojik Özellikleri Üzerine Etkisi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 48(1): 31-37.
12. Gilbert KG, Maule HG, Rudolph B, Lewis M, Vandenburg H, Sales E, Cooke DT (2004) Quantitative analysis of indigo and indigo precursors in leaves of Isatis spp. and Polygonum tinctorium. Biotechnology progress 20(4): 1289-1292.
13. Gönüz A, Aksoy A, Karabacak E (2006) Çanakkale ve Çevresinde Doğal Yayılış Gösteren Bazı Potansiyel Boya Bitkileri. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi 16(1): 54-71.
14. Güneş M, Aktaş M (2008) Su Stresinde Yetiştirilen Genç Mısır Bitkisinde Potasyum Uygulamasının Gelişme ve Verim Üzerine Etkisi. Harran Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 12(2): 33-36.
15. Hassanein RA, El-Khawas SA, Ibrahim SK, El-Bassiouny HM, Mostafa HA, Abd El-Monem AA (2013) Improving the thermo tolerance of wheat plant by foliar application of arginine or putrescine. International Journal of Molecular Sciences 45(1): 111-118.
16. Hediye ASE (2009) Tuz Stresinin Farklı Tuz Toleransına Sahip İki Plantago Türünün Fizyolojik ve Biyokimyasal Özellikleri Üzerine Etkilerinin Araştırılması. Doktora Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
17. Kaya MD, Okçu G, Atak M, Çıkılı Y, Kolsarıcı Ö (2006) Seed treatments to overcome salt and drought stress during germination in sunflower (Helianthus annuus L.). European Journal of Agronomy 24(4): 291-295.
18. Khajeh-Hosseini M, Powell AA, Bingham IJ (2003) The interaction between salinity stress and seed vigour during germination of soybean seeds. Seed Science and Technology 31: 715–725.
19. Karaman S, Kirecci OA, Ilcim A (2008) Influence of polyamines (spermine, spermidine and putrescine) on the essential oil composition of basil (Ocimum basilicum L.) Journal of Essential Oil Research 20(4): 288-292.
20. Korkmaz A (2008) Biberde Çimlenme ve Fide Gelişimi Sırasında Üşüme Stresine Karşı Toleransın 5-Aminolevulinik Asit (ALA) Uygulamaları İle Arttırılması, Tübitak Proje No: 107 O 611.
21. Kreczmer B, Filek M, Otto I, Chwistek-Rog L, Biesaga-Koscielniak JB (2013) Arguments in Favour of the Involment of Polyamines in Flowering Induction of Winter Rape (Brassica napus L. var. oleifera) During Vernazilation and Grafting. Acta Scientiarum Polonorum Agricultura 12(4): 73-83.
22. Mutlu F, Bozcuk S (2000) Tuzlu Koşullarda Ayçiçeği Tohumlarının Çimlenmesi ve Erken Büyüme Üzerine Dışsal Sperminin Etkileri. Turkish Journal of Biology 24: 635–643.
23. Mutlu F, Bozcuk S (2013) Tuzluluk Stresi Altında Büyütülen Ayçiçeği Bitkilerine Dışsal Uygulanan Poliaminlerin Yaprak Alanına Etkisi. Hacettepe Journal of Biology and Chemistry 41(4): 331–339.
24. Özel ÇA (2007) Onkogenik Agrobacterium tumefaciens A281 Hattı ile Çivit Otu (Isatis constricta Davis) Bitkisinde Tümör Oluşumu. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi 13(4): 391-394.
25. Saleethong P, Sanitchon J, Kong-Ngern K, Theerakulpisut P (2013) Effects of exogenous spermidine (Spd) on yield, yield-related parameters and mineral composition of rice (Oryza sativa L. ssp. indica) grains under salt stres. Australian Journal Crop Science 7(9): 1293-1301.
26. Sales E, Kanhonou R, Baixauli C, Giner A, Cooke D, Gilbert K, Arrilaga I, Segura J, Ros R (2006) Sowing date, transplanting, plant density and nitrogen fertilization affect indigo production from Isatis species in a Mediterranean region of Spain. Industrial Crops and Products 23: 29-39.
27. Sgherri CLM, Maffei M, Navari-Izzo F (2000) Antioxidative Enzymes in Wheat Subjected to Increasing Water Deficit and Rewatering. Journal of Plant Physiology 157: 273-279.
28. Stoker KG, Cooke DT, Hill DJ (1998) Influence of light on natural indigo production from woad (Isatis tinctoria). Plant Growth Regulation 25: 181-185.
29. Uzunlu M (2006) Aspirinin Kavun Fidelerinin Değişik Abiyotik Stres Koşullarına Karşı Toleranslarının Artırılması Üzerine Etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş.
30. Verzera A, Condurso C, Dima G, Ziino M, Ragusa S (2010) Volatile Constituents in Dried Roots of Isatis tinctoria L. (Brassicaceae). Journal of Essential Oil Research 22(6): 483-485.