Relation of physiological and morphological parameters with heat stress in the some durum wheat genotypes

Abstract

In this study, some physiological and morphological parameters, which can be easily and quickly measured, were examined in durum wheat breeding for resistance to heat stress. Thirteen of durum wheat genotypes were used as a material. Trial were conducted in irrigated conditions according to randomized complete blocks design with split plots with 3 replications as normal and late planting time at the GAP International Agricultural Research and Training Center trial field. Drought stress was eliminated with irrigation and heat stress was formed with late sowing. According to heat susceptibility index (HSI), calculated over grain yield, Fırat-93, Diyarbakir-81 cultivars showed tolerant; Fuatbey-2000, Sarıçanak-98, Ç-1252, Özberk, Zühre and Şahinbey cultivars showed medium tolerant; Sorgül, Svevo, Bağacak, Şölen and Omrabi cultivars showed sensitive reaction. Low canopy temperature (CT) and grain filling speed were related with heat tolerance. Although SPAD 502 chlorophyll meter, erectness and waxiness did not relate heat tolerance, those can be used to select the genotypes which have high yield potential.

Keywords

• Physiological parameters,durum wheat

Bazı makarnalık buğday genotiplerinde fizyolojik ve morfolojik parametrelerin sıcaklık stresi ile ilişkisi

Abstract

Bu çalışmada, makarnalık buğdayda sıcaklık stresine dayanıklılıkla ilişkili kolay ve hızlı ölçülebilen bazı fizyolojik ve morfolojik parametreler incelenmiştir. On üç makarnalık buğday genotipinin kullanıldığı deneme, sulu şartlarda tesadüf bloklarında bölünmüş parseller deneme desenine göre 3 tekerrürlü olarak normal ve geç ekim şeklinde GAP Uluslararası Tarımsal Araştırma ve Eğitim Merkezi (GAP UTAEM) deneme alanında yürütülmüştür. Sulama ile kuraklık stresi elemine edilmiş, geç ekimle sıcaklık stresi oluşturulmuştur. Tane verimi üzerinden hesaplanan sıcaklık hassasiyet indeksine (SHİ) göre Fırat-93 ve Diyarbakır-81 çeşitleri tolerant;  Fuatbey-2000, Sarıçanak-98, Ç-1252, Özberk, Zühre ve Şahinbey çeşitleri orta tolerant ve Sorgül, Svevo, Bağacak, Şölen ile Omrabi çeşitleri ise hassas reaksiyona sahip olmuşlardır. Düşük bitki örtüsü sıcaklığı ve tane dolum hızı sıcağa dayanıklılıkla ilişkili bulunmuştur. Yaprak klorofil içeriği, yaprak dikliği ve mumsuluk değerleri ile sıcağa dayanıklılık arasında ilişki olmamakla birlikte yüksek verimli genotiplerin seçiminde kullanılabileceği belirlenmiştir.

Keywords

• Fizyolojik özellikler,makarnalık buğday

References

1. [1] Boyer J.S., Plant productivity and environment, Science 218: 443–448, 1982.
2. [2] Genç İ, Yağbasanlar T, Özkan H., Kılınç M., Seçilmiş bazı makarnalık buğday hatlarının Güneydoğu Anadolu bölgesi sulu koşullarında adaptayonu üzerine araştırmalar. Makarnalık buğday ve mamülleri sempozyumu, Ankara, 261, 1993.
3. [3] Kızılgeçi F., Akıncı C., Biçer B.T., Albayrak Ö., Yıldırım M., Tane rengi ve protein miktarı yönünden F5 makarnalık buğday (Triticum durum desf.) populasyonlarının değerlendirilmesi. DUFED 5(2), 51-55, 2016.
4. [4] Larkindale J., Huang B., Changes of lipid composition and saturation level in leaves and roots for heat-stressed and heat-acclimated creeping bentgrass (Agrostis stolonifera), Environ. Exp. Bot., 51: 57-67, 2004.
5. [5] Paulsen G.M., High temperature responses of crop plants. In K. J. Boote, J. M. Bennett, T. R. Sinelair, ve G. M Paulsen (eds.). Physiology and Determination of Crop Yield. American Society of Agronomy. Madison, Wl., 365-389, 1994.
6. [6] Ishag HM., Mohammed A.B., Phasic development of spring wheat and stability of yield and ıts components in hot environments, Field Crops Res., 46, 169-176, 1996.
7. [7] Burke J.J., High temperature stress and adaptation in crops, In: Alscher, R.G., Cummings, J.R. (Eds.), Stress response in plants: adaptation and acclimation mechanisms, Wiley Liss, NewYork, 295-309, 1990.
8. [8] Gibson L.R., Paulsen G.M., Yield components of wheat grown under high temperature stress during reproductive growth 677 S. Segoe Rd., Madison, WI 53711 Usa Crop Science 39:1841-1846, 1999.

9. [9] Stone P.J, Nicholas M.E., A Survey of the effects of high temperature during grain filling on yield and quality of 75 wheat cultivars. Aust. J. Agric. Res., 46(3): 475-492, 1995.
10. [10] Kılıç H., Aktaş H., Güneydoğu Anadolu Tarımsal Araştırma Enstitüsü 2006/2007 Sezonu Serin iklim tahılları gelişme raporu, Diyarbakır, 2007.
11. [11] Özberk İ., Özberk F., GAP Bölgesinde ilave sulanan şartlarda yetiştirilen bazı makarnalık buğday çeşitlerinin performans ve stabiliteleri. TARM Dergisi, Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü, 9(1-2):91-99, 2000.
12. [12] Steel G.D., Torrie J.H., Principles and procedures of statistics: a biometrical approach. 2. Ed. McGraw-Hill Publ. Company, New York, 1980
13. [12] Yan W., GGE biplot: A windows application for graphical analysis of multienvironment trial data and other types of two way data. Agronomy Journal 93: 1111-1118, 2001.
14. [13] Yan W., Kang M.S., GGE Biplot Analysis: A graphical tool for breeders, geneticists, and agronomists. CRC Press, Boca Raton, FL, pp.288, 2003.
15. [14] Yan W., Singular value partitioning for biplot analysis of multi-environment trial data. Agronomy Journal 94: 990–996, 2002.
16. [15] İlker E, Aykut Tonk F, Çaylak Ö, Tosun M & Özmen İ., Assessment of genotype x environment interactions for grain yield in maize hybrids using AMMI and GGE biplot analyses. Turkish Journal of Field Crops 14(2): 123 – 135, 2009.
17. [16] Kendal E., Sayar M.S., The stability of some spring triticale genotypes using biplot analysis. The Journal of Animal & Plant Sciences, 26(3): 2016, Page: 754-765 ISSN: 1018-7081, 2016.
18. [17] Fischer RA., Rees D., Sayre K.D., Lu Z.M., Condon A.G., Larqué-Saavedra A., Wheat yield progress is associated with higher stomatal conductance and photosynthetic rate, and cooler canopies. Crop Sci., 38: 1467-1475, 1998.
19. [18] Çekiç C., Kurağa dayanıklı buğday (triticum aestivum l.) ıslahında seleksiyon kriteri olabilecek fizyolojik parametrelerin araştırılması. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (Doktora Tezi), Ankara, 2007.
20. [19] Munjal R., Rana R.K., Evaluation of physiological traits in wheat (Triticum aestivum L.) for terminal high temperature tolerance. Proceedings of the tenth international wheat genetics symposium, 1-6 September 2003, Poestum, Italy. Volume 2, Section 3 - Classical and Molecular breeding, 804-805, 2003.
21. [20] Yıldırım M., Akıncı C., Koç M., Barutçular C., Bitki örtüsü serinliği ve klorofil miktarının makarnalık buğday ıslahında kullanım olanakları, Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 24(3): 158-166, 2009.
22. [21] Kılıç H., Yağbasanlar T., The Effect of Drought Stress on Grain Yield, Yield Components and some Quality Traits of Durum Wheat (Tritcum turgidum ssp. durum) Cultivars Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj 38 (1), 164-170, 2010.
23. [22] Yıldırım M., Koç M., Akıncı C., Barutçular C., Variations in morphological and physiological traits of bread wheat diallel crosses under timely and late sowing conditions. Field Crops Research, 140:9–17, 2013.
24. [23] Kahraman T., Bazı ekmeklik buğday çeşitlerinde farklı ekim zamanı ve azotlu gübreleme uygulamalarının, tane dolum süresi ve tane dolum oranı ile verim ve kalite unsurlarına etkilerinin belirlenmesi. Tekirdağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, (Doktora Tezi), Tekirdağ, 2006.
25. [24] Al-doss A.A., Saleh M., Moustafa K.A., Elshafei A.A., Barakat M.N., Grain yield stability and molecular characterization of durum wheat genotypes under heat stress conditions, African Journal of Agricultural Research, 5(22): 3065-3074, 2010.
26. [25] Riaz-ud-din M.S., Naeem A., Makhdoom H., Aziz ur Rahman, Effect of temperature on development and grain formatıon in spring wheat. Pak. J. Bot., 42(2): 899-906, 2010.
27. [26] Jhonson D.A, Richards R.A., Turner N.C., Yield, water relations, gas exchange and surface reflectances of near-isogenic wheat lines differing in glaucousness. Crop Science 23: 318-325, 1983.
28. [27] Richards R.A,. Rawson H.M., Jhonson D.A., Glaucousness in wheat: Its development and effect on water-use efficiency, gas exchange and phot synthetic tissue. Australian Journal of Plant Physiology 13: 465-473, 1986.
29. [28] Royo C., Luis F.G., Gustavo S., Nachit MM., Araus JL., Selection tools for improving yield-associated physiological traits. In: Royo C, Nachit MM, Di Fonzo N, Araus JL, Wolfgang P., Gustavo A.S. (eds), Durum Wheat Breeding, Volume 2, 563-598, 2005.
30. [29] Innes P., Blackwell R.D., Some effects of leaf posture on the yield and water economy of winter wheat. Journal of Agricultural Science 101:367-401, 1987.
31. [30] Austin R.B., Yield of wheat in the UK: Recent advances and prospects. Crop Science 39: 1604-1610, 1999.
32. [31] Maçãs B., Gomes MC., Dias AS., Coutinho J., The tolerance of durum wheat to high temperatures during grain filling. In: Royo C, Nachit MM, Di Fonzo N, Araus JL (eds), Options Méditerranéennes. Durum wheat improvement in the Mediterranean region: new challenges, CIHEAM, Zaragoza. 257-261, 2000.
33. [32] Aftab W., Abid H., Ashfaq A., Goheer AR., Muhammed İ., Musaddique M., Effect of sowing date and plant population on biomass, grain yield and yield components of wheat. International Journal Of Agriculture & Biology, 1560–8530/2004/06–6–1003–1005, 2004.
34. [33] Khanna-Chopra R., Viswanathan C., Evaluation of heat stress tolerance in irrigated environment of T. aestivum and related species. I. Stability in yield and yield components. Euphytica 106, 169—180, 1999.
35. [34] Bruckner P.L., Frohberg R.C., Stress tolerance and adaptation in spring wheat. Crop Sci., 27: 31-36, 1987.
36. [35] Sayar, M.S., Han, Y., Determination of seed yield and yield components of grasspea (Lathyrussativus L.) lines and evaluations using GGE Biplot analysis method. Tarım Bilimleri Dergisi- J. Agric.Sci., 21(1): 78-92, 2015.