Effect of Salt Stress on Germination and Seedling Development in Perennial Ryegrass (Lolium perenne L.) Seeds

Year 2025, Volume: 12 Issue: 2, 178 - 184, 30.06.2025

Özlem Önal Aşcı , Yeliz Kaşko Arıcı , Özbay Dede

https://doi.org/10.19159/tutad.1647516

Abstract

The study was carried out according to the randomized plot design in the petri dish in the laboratory of Ordu University Faculty of Agriculture in order to determine the effects of different salt doses on germination and seedling development of perennial ryegrass (Lolium perenne L.) Prana variety. In the study, 0, 30, 60, 90, 120 and 150 mM sodium chloride (NaCl) were applied to the caryopsiss. The obtained data were analyzed according to the One Way ANOVA, Welch ANOVA or t-test. Also, probit analysis was performed to determine the lethal dose. As a result of the statistical analysis, it was determined that salt stress had significantly negative effect on seed germination and seedling development. Salt in the germination medium decreased the germination percentage, rate and uniformity, and delayed the beginning of germination in seeds, and extended the mean germination time. The first statistically significant negative effect of salt stress on germination and plumule development occurred at the 60 mM. However, it was determined that there was no germination in seeds after the 90 mM NaCl, and that after the 60 mM NaCl, development in seedlings was inhibited to such an extent that measurement could not be taken. In addition, as a result of the probit analysis performed on the germination percentage in the Prana variety, 34.733 mM NaCl was calculated as the LD50 dose. As a result of all these, it was determined that the Prana variety was sensitive to salt stress during the germination period and could not tolerate NaCl above 34.733 mM.

Keywords

Seed, salt, lethal dose, probit, Lolium perenne

Tuz Stresinin Çok Yıllık Çim (Lolium perenne L.) Tohumlarında Çimlenme ve Fide Gelişimine Etkisi

Abstract

Çalışma, çok yıllık çim (Lolium perenne L.)’in Prana çeşidinde farklı tuz dozlarının çimlenme ve fide gelişimine etkisini belirlemek amacıyla, Ordu Üniversitesi Ziraat Fakültesi laboratuvarında Petri çalışması olarak, tesadüf parselleri deneme desenine göre yürütülmüştür. Araştırmada tohumlara 0, 30, 60, 90, 120 ve 150 mM sodyum klorür (NaCl) dozları uygulanmıştır. Elde edilen veriler, tek yönlü varyans analizi (klasik ANOVA veya Welch ANOVA) ya da t-testi ile analiz edilmiş; ayrıca, lethal dozun belirlenmesi için probit analizi yapılmıştır. İstatistik analiz sonucunda, tuz stresinin tohumlarda çimlenmeyi ve fide gelişimini önemli derecede olumsuz etkilediği belirlenmiştir. Çimlenme ortamında bulunan tuz, çimlenme oranı, hızı ve üniformitesini azaltmış, çimlenme başlangıcını geciktirmiş, ortalama çimlenme süresini uzatmıştır. Çimlenme ve plumula gelişimi üzerinde tuz stresinin istatistiki olarak ilk önemli olumsuz etkisi 60 mM dozunda gerçekleşmiştir. Bununla birlikte 90 mM NaCl dozundan sonra tohumlarda çimlenme olmadığı, 60 mM NaCl dozundan sonra ise fidelerde gelişimin ölçüm alınamayacak kadar inhibe edildiği belirlenmiştir. Ayrıca çimlenme oranına yapılan probit analizi sonucunda 34.733 mM NaCl LD50 dozu olarak hesaplanmıştır. Tüm bunların sonucunda Prana çeşidinin çimlenme döneminde tuz stresine hassas olduğu, 34.733 mM değerinin üzerinde bulunan sodyum klorürü tolere edemediği belirlenmiştir.

Keywords

Tohum, tuz, lethal doz, probit, Lolium perenne

References

• Açıkbaş, S., Özyazıcı, G., Özyazıcı, M.A., 2024. Tuz stresi altında karabuğday (Fagopyrum esculentum Moench.)’ın çimlenmesi ve fide büyümesi üzerine borik asit ile tohum ön uygulamasının etkisi. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 12(2): 211-222.
• Açıkbaş, S., Özyazıcı, M.A., Bıçakçı, E., Özyazıcı, G., 2023. Germination and seedling development performances of some soybean [Glycine max (L.) Merrill] cultivars under salinity stress. Turkish Journal of Range and Forage Science, 4(2): 108-118.
• Açıkgöz, E., 2021. Yem Bitkileri I. Cilt. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı Yayınları, Ankara.
• Adda, A., Regagba, Z., Latigui, A., Merah, O., 2014. Effect of salt stress on α-amylase activity, sugars mobilization and osmotic potential of Phaseolus vulgaris L. seeds var. ‘Cocorose’ and ‘Djadida’ during germination. Journal of Biological Sciences, 14(5): 370-375.
• Anonim, 2024. Tarım Verileri. Türkiye İstatistik Kurumu, (https://data.tuik.gov.tr/Kategori/Get Kategori?p=tarim-111&dil=1), (Erişim Tarihi: 20.02.2025).
• Anonymous, 2023. Prana Lolium perenne. (https://www. dsv-seeds.com/sorte/4483#profil) (Erişim Tarihi: 23.11.2023).
• Bewely, J., Black, M., 1994. Seeds: Physiology of Development and Germination. New York.
• Borawska-Jarmułowicz, B., Mastalerczuk, G., Gozdowskı, D., Małuszyńska, E., Szydłowska, A., 2017. The sensitivity of Lolium perenne and Poa pratensis to salinity and drought during the seed germination and under different photoperiod conditions. Zemdirbyste-Agriculture, 104(1): 71-78.
• Cao, Y.-H., Zhao, X.-W., Nie,G., Wang, Z.-Y., Song, X., Zhang, M.-X., Hu, J.-P., Zhao, Q., Jiang, Y., Zhang, J.-L., 2024. The salt-tolerance of perennial ryegrass is linked with root exudate profiles and microflora recruitment. Science of the Total Environment, 916: 170205.
• Ceritoglu, M., Erman, M., Çığ, F., Ceritoglu, F., Uçar, Ö., Soysal, S., EL Sabagh, A., 2023. Enhancement of root system architecture, seedling growth, and germination in lentil under salinity stress by seed priming with silicon and salicylic acid. Polish Journal of Environmental Studies, 32(5): 4481-4491.
• Cherrate, M., Radouane, N., Ezrari, S., Echchgadda, G., Maissour, A., Makroum, K., Plavan, G., Abd-Elkader, O.H., Bourioug, M., 2023. Effects of temperature, pH, and salinity on seed germination of Acinos alpinus subsp. meridionalis and FTIR analysis of molecular composition changes. Sustainability, 15(6): 4793.
• Demirkol, G., Yılmaz, N., Önal Aşcı, Ö., 2019. Tuz stresinin yem bezelyesi (Pisum sativum ssp. arvense L.) seçilmiş genotipinde çimlenme ve fide gelişimi üzerine etkileri. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 22(3): 354-359.
• Irik, H.A., Bikmaz, G., 2024. Effect of different salinity on seed germination, growth parameters and biochemical contents of pumpkin (Cucurbita pepo L.) seeds cultivars. Scientific Reports, 14: 6929.
• Jung, J.K.H., McCouch, S., 2013. Getting to the roots of it: Genetic and hormonal control of root architecture. Frontiers in Plant Science, 4: 186.
• Kanber, R., Çullu, M.A., Kendirli, B., Antepli, S., Yılmaz, N., 2005. Sulama, drenaj ve tuzluluk. Ziraat Mühendisleri Odası VI. Teknik Kongresi, 3-7 Ocak, Ankara, s. 213-251. Kusvuran, A., Nazlı, R.I., Kusvuran, S., 2015. The effects of salinity on seed germination in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) varieties. Turkish Journal of Agricultural and Natural Sciences, 2(1): 78-84.
• Matthews, S., Khajeh-Hosseini, M., 2007. Length of the lag period of germination and metabolic repair explain vigour differences in seed lots of maize (Zea mays). Seed Science and Technology, 35(1): 200-212.
• Munns, R., 2002. Comparative physiology of salt and water stress. Plant, Cell and Environment, 25(2): 239-250.
• Munns, R., Tester, M., 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology, 59: 651-681.
• Nizam, I., 2011. Effects of salinity stress on water uptake, germination and early seedling growth of perennial ryegrass. African Journal of Biotechnology, 10(51): 10418-10424.
• Onal Asci, O., 2011. Salt tolerance in red clover (Trifolium pratense L.) seedlings. African Journal of Biotechnology, 10(44): 8774-8781.
• Önal Aşcı, Ö., Üney, H., 2016. Farklı tuz yoğunluklarının Macar fiğinde (Vicia pannonica Crantz) çimlenme ve bitki gelişimine etkisi. Akademik Ziraat Dergisi, 5(1): 29-34.
• Önal Aşcı, Ö., Zambi, H., 2020. Farklı NaCl konsantrasyonlarının bazı bezelye çeşit ve genotiplerinde bitki gelişimine etkisi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 35(3): 274-284.
• Özyazıcı, M.A., Açıkbaş, S., 2021. Effects of different salt concentrations on germination and seedling growth of some sweet sorghum [Sorghum bicolor var. saccharatum (L.) Mohlenbr.] cultivars. Turkish Journal of Agricultural Research, 8(2): 133-143.
• Ranal, M.A., de Santana, D.G., 2006. How and why to measure the germination process? Brazilian Journal of Botany, 29(1): 1-11.
• Rewald, B., Shelef, O., Ephrath, J.E., Rachmilevitch, S., 2013. Adaptive plasticity of salt-stressed root systems. In: P. Ahmad, M.M. Azooz and M.N.V. Prasad (Eds.), Ecophysiology and Responses of Plants Under Salt Stress, Springer, New York, pp. 169-201.
• Shahid, S.A., Zaman, M., Heng, L., 2018. Soil salinity: Historical perspectives and a world overview of the problem. In: S.A. Shahid, M. Zaman, L. Heng (Eds.), Guideline for Salinity Assessment, Mitigation and Adaptation Using Nuclear and Related Techniques, Springer, Cham, pp. 43-53.
• Shu, K., Ying, Q., Chen, F., Meng, Y., Luo, X., Shuai, H., Zhou, W., Ding, J., Du, J., Liu, J., Yang, F., Wang, Q., Liu, W., Yong, T., Wang, X., Feng, Y., Yang, W., 2017. Salt stress represses soybean seed germination by negatively regulating GA biosynthesis while positively mediating ABA biosynthesis. Plant Science, 8: 1372.
• Şimşek Soysal, Ö., Demirkol, G., Önal Aşcı, Ö., Kaşko Arıcı, Y., Acar, Z., Yılmaz, N., 2021. Tuz stresinin tek yıllık çim (Lolium multiflorum L.)’de çimlenme ve fide gelişim özelliklerine etkisi. Türk Tarım ve Doğa Bilimleri Dergisi, 8(2): 301-307.
• Taiz, L., Zeiger, E., 2002. Plant Physiology. Sinauer Associates, Sunderland.
• Takıl, E.D., 2020. Bazı kışlık kolza çeşitlerinin erken gelişim dönemlerinde tuz stresine morfolojik ve fizyolojik tepkileri. Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Yılmaz, M.B., Kısakürek, Ş., 2018. Bazı çok yıllık çim (Lolium perenne L.) çeşitlerinde tuz stresinin çimlenme ve erken fide gelişimi üzerine etkisi. Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23(2): 204-217.
• Xie, Y., Liu, X., Amee, M., Yu, H., Huang, Y., Li, X., Chen, L., Fu, J., Sun, X., 2021. Evaluation of salt tolerance in Italian ryegrass at different developmental stages. Agronomy, 11(8): 1487. Xu, H.-S., Guo, S.-M., Zhu, L., Xing, J.-C., 2020. Growth, physiological and transcriptomic analysis of the perennial ryegrass Lolium perenne in response to saline stress. Royal Society Open Science, 7(7): 200637.