Plasticity in Stoma Morphology of Gemlik Olive (Olea europaea L.) Cultivar under Different Irrigation Intervals

Abstract

This study was carried out to examine the effects of different irrigation intervals applied to the Gemlik olive variety grown in Şanlıurfa, which has semi-arid climate conditions, on some characteristics of the leaf stomata. For this purpose, leaf samples taken at harvest time from 12-year-old Gemlik olive variety trees irrigated at different intervals (control, 7, 14, 21, 28, and 35 days) were used as plant material. Leaf samples were taken from the top, middle and basal parts of the shoots, and the changes in stomatal characteristics were also examined depending on the location of the leaves on the shoot. The analyses show that irrigation intervals were made significant differences in stoma density, stoma size, stoma area, stoma shape coefficient, relative stoma area, and potential conductivity index. Irrigation interval with the highest stomatal density was determined as 35 days (413.05 stoma mm-2), and the lowest irrigation interval was determined as 28 days (365.75 stoma mm-2). We show that the stomatal density generally increased with the increase of the irrigation
interval, whereas the stomatal length and stomatal area decreased. The stomatal characteristics were changed according to the position of the leaves on the shoot, but this was more clearly in stomatal sizes. It was determined that the leaves at the top of the shoot have smaller stomata than the leaves in the middle and lower parts. It was determined that there was a strong relationship between stoma width and stoma length.

Keywords

• Gemlik
• Irrigation İnterval
• Olive Leaf
• Leaf Position
• Stoma Characteristics

Farklı Aralıklarla Sulanan Gemlik Zeytin (Olea europaea L.) Çeşidinin Stoma Morfolojisindeki Plastisite

Abstract

Bu çalışma, yarı-kurak iklim koşullarına sahip Şanlıurfa ilinde yetiştirilen Gemlik zeytin çeşidine uygulanan farklı sulama aralıklarının, yapraklarda yer alan stomaların bazı özelliklerine etkilerini incelemek amacıyla yürütülmüştür. Bu amaçla; farklı aralıklarla (kontrol, 7, 14, 21, 28 ve 35 gün) sulanan 12 yaşındaki Gemlik zeytin çeşidi ağaçlarından hasat zamanı alınan yaprak örnekleri bitkisel materyal olarak kullanılmıştır. Yaprak örnekleri, sürgünlerin uç, orta ve bazal kısımlarından alınmış ve sürgün üzerinde yaprakların bulunduğu konuma bağlı olarak da stoma özelliklerinin değişimi incelenmiştir. Sulama aralıklarının; stoma yoğunluğu, stoma boyutları, stoma alanı, stoma şekil katsayısı, oransal stoma alanı ve potansiyel iletkenlik indeksinde farklılıklar oluşturduğu saptanmıştır. Stoma yoğunluğu en yüksek olan sulama aralığı 35 gün (413,05 adet mm-2), en düşük olan sulama aralığı ise 28 gün (365,75 adet mm-2) olarak saptanmıştır. Stoma yoğunluğunun genel olarak sulama aralığının artışına bağlı olarak arttığı, stoma boyu ve stoma alanının ise azaldığı saptanmıştır. Yaprakların sürgün üzerinde bulundukları konuma göre stoma özellikleri değişim göstermiş ancak bu durum stoma boyutlarında daha net görülmüştür. Sürgün ucundaki yaprakların, orta ve alt bölümdeki yapraklara göre daha küçük stomalara sahip olduğu belirlenmiştir. Çalışmada; stoma eni ile stoma boyu arasında kuvvetli bir ilişki olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Gemlik
• Sulama Sıklığı
• Zeytin Yaprağı
• Yaprak Konumu
• Stoma Özellikleri

References

1. [1] Tobiessen P, Kana, TM. Drought‐stress avoidance in three pioneer tree species. Ecology. 1974;55(3):667-670.
2. [2] Palliotti A, Silvestroni O, Petoumenou D, Vignaroli S, Berrios JG. Evaluation of Low-Energy Demand Adaptative Mechanisms in Sangiovese Grapevine During Drought. J. Int. Sci. Vigne Vin. 2008;42(1):41-47.
3. [3] Shekari F, Soltaniband V, Javanmard A, Abbasi A. The impact of drought stress at different stages of development on water relations, stomatal density and quality changes of rapeseed (Brassica napus L.). Iran Agricultural Research. 2015;34(2):81-90.
4. [4] Wang SG, Jia SS, Sun DZ, Hua FAN, Chang XP, Jing RL. Mapping QTLs for stomatal density and size under drought stress in wheat (Triticum aestivum L.). Journal of integrative agriculture. 2016;15(9):1955-1967.
5. [5] Gülen H, Köksal N, Eriş A. Farklı Anaçlar Üzerine Aşılı Bazı Kiraz ve Elma Çeşitlerinde Stoma Yoğunluğu ve Stoma Boyutları. Bahçe. 2004;33(1-2):1-5.
6. [6] Gokbayrak Z, Dardeniz A, Bal M. Stomatal Density Adaptation of Grapevine to Windy Conditions. Trakia Journal of Sciences. 2008;6(1):18-22.
7. [7] Cárcamo HJ, Bustos MR, Fernández FE, Bastías EI. Mitigating effect of salicylic acid in the anatomy of the leaf of Zea mays L. lluteno ecotype from the Lluta Valley (Arica-Chile) under NaCl stress. Idesia. 2012;30(3):55-63.
8. [8] Babosha AV, Kumachova TK, Ryabchenko AS, Komarova GI. Stomata Polymorphism in Leaves of Apple Trees (Malus domestica Borkh.) Growing under Mountain and Plain Conditions. Biology Bulletin. 2020;47(4):352-363.

9. [9] Zhang S, Li J, Shen Y, Korkor LN, Pu Q, Lu J, et al. Physiological Responses of Dendrobium officinale under Exposure to Cold Stress with Two Cultivars. Phyton. 2020;89(3):599-617.
10. [10] Buckley CR, Caine RS, Gray JE. Pores for thought: can genetic manipulation of stomatal density protect future rice yields?. Frontiers in plant science. 2020;10: e1783.
11. [11] Green RL, Beard JB, Casnoff DM. Leaf blade stomatal characterizations and evapotranspiration rates of 12 cool-season perennial grasses. HortScience. 1990;25(7):760-761.
12. [12] Shiraishi SI, Hsiung TC, Shiraishi M. Preliminary Survey on Stomatal Density and Lenght of Grapevine. Journal Faculty of Agriculture Kyushu University. 1996;41(1-2):11-15.
13. [13] Liao JX, Chang J, Wang GX. Stomatal density and gas exchange in six wheat cultivars. Cereal Research Communications. 2005;33(4):719-726.
14. [14] Rahemi M, Yazdani F, Sedaghat S. Evaluation of freezing tolerance in olive cultivars by stomatal density and freezing stress. International Journal of Horticultural Science and Technology. 2016;3(2):145-153.
15. [15] Çağlar S, Sütyemez M, Bayazit S. Seçilmiş bazı ceviz (Juglans regia) tiplerinin stoma yoğunlukları. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 2004;17(2):169-174.
16. [16] Beerling DJ, Chaloner WG. Stomatal density responses of Egyptian Olea europaea L. leaves to CO2 change since 1327 BC. Annals of Botany. 1993;71(5):431-435.
17. [17] Yener SH. Türkiye’nin Değişik Yörelerinde Yetişen Zeytin Ağaçları Üzerinde Morfolojik ve Anatomik Araştırmalar. İstanbul: Marmara Üniversitesi; 1994.
18. [18] Ataol Ölmez H. Malatya Yöresinde Yetiştirilen Bazı Kayısı Çeşitlerinde Stomalar Üzerinde Araştırmalar. Şanlıurfa: Harran Üniversitesi; 1997.
19. [19] Topsakal B. Bazı Pistacia Türlerinin Yaprak Yapılarının ve Stoma Özelliklerinin Belirlenmesi. Şanlıurfa: Harran Üniversitesi; 2017.
20. [20] Reich PB. Leaf stomatal density and diffusive conductance in three amphistomatous hybrid poplar cultivars. New phytologist. (1984);98(2):231-239.
21. [21] Bekişli Mİ. Harran Ovası Koşullarında Yetiştirilen Bazı Asma Çeşitleri ile Amerikan Asma Anaçlarının Yaprak ve Stoma Özelliklerinin Belirlenmesi. Şanlıurfa: Harran Üniversitesi; 2014.
22. [22] Orcen N, Nazarian G, Gharibkhani M. The Responses of Stomatal Parameters and SPAD Value in Asian Tobacco Exposed to Chromium. Polish Journal of Environmental Studies. 2013;22(5):1441-1447.
23. [23] Odabasioglu Mİ, Gursoz S. Leaf and Stomatal Characteristics of Grape Varieties (Vitis vinifera L.) Cultivated under Semi-Arid Climate Conditions. Fresenius Environmental Bulletin. 2019;28(11A):8501-8510.
24. [24] Gindel I. Stomatal Number and Size as Related to Soil Moisture in Tree Xerophytes in Israel. Ecology. 1969;50(2):263-267.
25. [25] Marasalı B, Aktekin A. Sulanan ve Sulanmayan Bağ Koşullarında Yetiştirilen Üzüm Çeşitlerinde Stoma Sayısının Karşılaştırılması. Tarım Bilimleri Dergisi. 2003;9(3):370-372.
26. [26] Pekmezci A, Dardeniz A. Yalova Çekirdeksizi Üzüm Çeşidinde Ben Düşme Döneminden İtibaren Yapılan Farklı Düzeylerdeki Sulama Uygulamalarının Çeşidin Stoma Özellikleri Üzerine Etkileri. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi. 2018;6(2):7-11.
27. [27] Gomez del Campo M, Ruiz C, Baeza P, Lissarrague JR. Drought Adaptation Strategies of Four Grapevine Cultivars (Vitis vinifera L.): Modification of the Properties of the Leaf Area. J. Int. Sci. Vigne Vin. 2003;37:131-143.
28. [28] Candar S, Açıkbaş B, Korkutal İ, Bahar E. Trakya Bölgesi Şaraplık Üzüm Çeşitlerinde Kısıntılı Sulama Uygulamalarının Yaprak ve Stoma Morfolojik Özelliklerine Etkileri. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi. 2021;24(4):766-776.
29. [29] Çınar N, Aydinşakir K, Dinç N, Büyüktaş D, Işık M. Yerfıstığında (Arachis hypogaea L.) su stresinin stoma özellikleri üzerine etkisi. Mediterranean Agricultural Sciences. 2016;29(2):79-84.
30. [30] Bosabalidis AM, Kofidis G. Comparative effects of drought stress on leaf anatomy of two olive cultivars. Plant science. 2002;163(2):375-379.
31. [31] Guerfel M, Baccouri O, Boujnah D, Chaïbi W, Zarrouk M. Impacts of water stress on gas exchange, water relations, chlorophyll content and leaf structure in the two main Tunisian olive (Olea europaea L.) cultivars. Scientia Horticulturae. 2009;119(3):257-263.
32. [32] Öncü B. Kısıntılı sulama koşullarında yetiştirilen Gemlik zeytin fidanlarının agronomik ve fizyolojik özellikleri ile yüksek sıcaklık toleranslarının belirlenmesi. Bursa: Bursa Uludağ Üniversitesi; 2021.
33. [33] Al-naqeeb DAK. İzmir koşullarında sulanan ve sulanmayan bazı zeytin çeşitlerinin yapraklarındaki morfolojik ve anatomik farklılıkların belirlenmesi. Ankara: Ankara Üniversitesi; 2020.
34. [34] Güler Z. Bazı zeytin çeşitlerinde su noksanlığı stresinde morfolojik-anatomik, fizyolojik ve gen ifadesi değişimlerin belirlenmesi. Ankara: Ankara Üniversitesi; 2018.
35. [35] Roro AG, Tesfaye M. Morpho-physiological and Yield Responses of Sweet Potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) Genotypes to Frequency of Irrigation under Greenhouse Condition. International Journal of Plant & Soil Science. 2019;29(5):1-17.
36. [36] Buttery BR, Tan CS, Buzzell RI, Gaynor JD, MacTavish DC. Stomatal numbers of soybean and response to water stress. Plant and soil. 1993;149(2):283-288.
37. [37] Richardson AD, Berlyn GP, Ashton PM, Thadani R, Cameron IR. Foliar plasticity of hybrid spruce in relation to crown position and stand age. Canadian Journal of Botany. 2000;78(3):305-317.
38. [38] Klamkowski K, Treder W. Morphological and physiological responses of strawberry plants to water stress. Agriculturae Conspectus Scientificus. 2006;71(4):159-165.
39. [39] Sun Y, Yan F, Cui X, Liu F. Plasticity in stomatal size and density of potato leaves under different irrigation and phosphorus regimes. Journal of plant physiology. 2014;171(14):1248-1255.
40. [40] Küçükyumuk C, Sarısu H, Yıldız H, Kaçal E, Koçal H. Farklı anaçlar üzerine aşılı 0900 ziraat kiraz çeşidinde su stresinin bazı vejetatif gelişim parametrelerine etkisi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi. 2015;25(2):180-192.
41. [41] Carignato A, Vázquez-Piqué J, Tapias R, Ruiz F, Fernández M. Variability and plasticity in cuticular transpiration and leaf permeability allow differentiation of Eucalyptus clones at an early age. Forests. 2020;11(1):9.
42. [42] Carlson JJR, Ditterline RL, Martin JM, Lund RE. Sampling Stomatal Density in Alfalfa. Crop Science. 1981;21(3):467-469.
43. [43] Sandanam S, Gee GW, Mapa RB. Leaf water diffusion resistance in clonal tea (Camellia sinensis L.): Effects of water stress, leaf age and clones. Annals of Botany. 1981;47(3):339-349.
44. [44] Xie S, Luo X. Effect of leaf position and age on anatomical structure, photosynthesis, stomatal conductance and transpiration of Asian pear. Botanical Bulletin of Academia Sinica. 2003;44:297-303.
45. [45] Adebooye OC, Hunsche M, Noga G, Lankes C. Morphology and density of trichomes and stomata of Trichosanthes cucumerina (Cucurbitaceae) as affected by leaf age and salinity. Turkish Journal of Botany. 2012;36(4):328-335.
46. [46] Shabala L, Mackay A, Tian Y, Jacobsen SE, Zhou D, Shabala S. Oxidative stress protection and stomatal patterning as components of salinity tolerance mechanism in quinoa (Chenopodium quinoa). Physiologia Plantarum. 2012;146(1):26-38.
47. [47] Rogiers SY, Hardie WJ, Smith JP. Stomatal Density of Grapevine Leaves (Vitis vinifera L.) Responds to Soil Tempera-ture and Atmospheric Carbon Dioxide. Austral-ian Journal of Grape and Wine Research. 2011;17:147-152.
48. [48] Tetik Ç, Dardeniz A. Sofralık üzüm çeşitlerinde farklı boğumlardaki yaprakların farklı dönemlerdeki stoma yoğunluk ve büyüklüklerinin belirlenmesi. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi. 2016;4(2):125-138.
49. [49] Yıldırım E, Dardeniz A. Farklı Anaçların ‘Red Globe’Üzüm Çeşidinde Tüplü (Kaplı) Fidanların Stoma Özellikleri Üzerine Etkileri. ÇOMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi. 2017;5(1):125-130.
50. [50] Cirillo C, De Micco V, Rouphael Y, Balzano A, Caputo R, De Pascale S. Morpho-anatomical and physiological traits of two Bougainvillea genotypes trained to two shapes under deficit irrigation. Trees. 2017;31(1):173-187.
51. [51] Lei ZY, Han JM, Yi XP, Zhang WF, Zhang YL. Coordinated variation between veins and stomata in cotton and its relationship with water-use efficiency under drought stress. Photosynthetica. 2018;56(4):1326-1335.
52. [52] Mouna AM, Sahli A, Naziha G, Badii G, Ibtissem L. Growth, yield responses and water relations of different varieties (Olea europaea L.) cultivated under two water conditions in semi-arid conditions of Tunisia. European Scientific Journal. 2014;10(15):468-489.
53. [53] Nazarian GR. Tuzluluk Stresinde Kanola Bitkisinin Morfolojik ve Fizyolojik Özellikleri Üzerine Salisilik Asidin Priming Uygulamasının Etkisi. İzmir: Ege Üniversitesi; 2016.
54. [54] Odabaşıoğlu, Mİ. Semi-Arid Koşullarda Farklı Anaçlar Üzerinde Yetiştirilen Sofralık Üzüm Çeşitlerinin Verim, Kalite ve Çekirdek Özellikleri ile Stoma Morfolojilerinin İncelenmesi. Şanlıurfa: Harran Üniversitesi; 2020.
55. [55] Ceulemans R, Van Praet L, Jiang XN. Effects of CO2 enrichment, leaf position and clone on stomatal index and epidermal cell density in poplar (Populus). New Phytologist. 1995;131(1):99-107.
56. [56] Paul V, Sharma L, Pandey R, Meena RC. Measurements of stomatal density and stomatal index on leaf/plant surfaces. Physiological Techniques to Analyze the Impact of Climate Change on Crop Plants, Division of Plant Physiology, 2017. New Delhi: IARI; 2017. p. 27-30.
57. [57] Sevik H, Cetin M, Ozel HB, Erbek A, Cetin IZ. The effect of climate on leaf micromorphological characteristics in some broad-leaved species. Environment, Development and Sustainability. 2021;23(4):6395-6407.
58. [58] Yigit N, Cetin M, Sevik H, Aricak B. Variation of some micro-morphological characters of leaves of Aesculus hippocastanum based on growing environment. Emergent Life Sciences Research. 2018;4(1):45-52.