The Effect of Melatonin and Salicylic Acid Applications on Fruit Quality and Nutritional Status of Leaf Olive ‘Gemlik’ under Rainfeed Conditions

Öz

The study, was carried out in İzmir-Bornova region in 2022 to determine the effects of Melatonin (MEL) and Salicylic acid (SA) applications on fruit quality and leaf nutrition status of ‘Gemlik’ olive variety. For this purpose, MEL and SA were sprayed on the trees 3 times at doses of 0, 100 and 200 µM separately and in combination. Fruit quality parameters such as fruit weight, fruit width and length, fruit index, fruit-flesh ratio, fruit volume, fruit maturity index, seed weight, seed width and length, and flesh/pit ratio were determined. Leaf macro and micro-nutrient concentrations were evaluated. According to the results, while the highest fruit width (24.31 mm), fruit length (35.35 mm), fruit index (1.46) and fruit volume (8.13 cm³) values were observed in the combination of 200 µM MEL + 200 µM SA; the highest fruit weight (6.55 g), fruit-flesh ratio (90.36%), fruit maturity index (5.05), seed length (13.42 mm) and flesh/pit ratio (9.46) values were observed in the combination of 100 µM MEL + 200 µM SA. Treatments, increased Ca, Fe, Zn, Mn and B content of leaves. The results shows that melatonin and salicylic acid, alone or the combined supplementation, positively affected nutrient content and fruit quality of the ‘Gemlik’ olive variety.

Anahtar Kelimeler

• Fruit quality
• melatonin
• nutritional status
• olive
• salicylic acid

Sulanmayan Koşullarda Gemlik Zeytininde Melatonin ve Salisilik Asit Uygulamalarının Meyve Kalitesi ve Yaprak Besin Elementleri İçeriklerine Etkisi

Öz

Bu çalışma, Melatonin (MEL) ve Salisilik asit (SA) uygulamalarının Gemlik zeytin çeşidinde meyve kalitesi ve yaprak besin elementleri içeriklerine etkisinin belirlenmesi amacıyla 2022 yılında İzmir-Bornova yöresinde yapılmıştır. Bu amaçla ağaçlara 3 kez 0, 100 ve 200 µM dozlarında MEL ve SA ayrı ayrı ve kombinasyon halinde püskürtülmüştür. Meyve kalite parametrelerinden meyve ağırlığı, meyve eni, meyve boyu, meyve indeksi, meyve eti oranı, meyve hacmi, meyve olgunluk indeksi, çekirdek ağırlığı, çekirdek eni, çekirdek boyu ve et/çekirdek oranı belirlenmiştir. Yapraklarda makro ve mikro besin elementleri konsantrasyonları değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, en yüksek meyve eni (24.31 mm), meyve boyu (35.35 mm), meyve indeksi (1.46) ve meyve hacmi (8.13 cm³) 200 µM MEL + 200 µM SA kombinasyonunda; meyve ağırlığı (6.55 g), meyve eti oranı (%90.36), meyve olgunluk indeksi (5.05), çekirdek boyu (13.42 mm) ve et/çekirdek oranı (9.46) 100 µM MEL + 200 µM SA kombinasyonunda gözlenmiştir. Uygulamalar, yaprak Ca, Fe, Zn, Mn ve B içeriğini arttırmıştır. Sonuçlar, melatonin ve salisilik asidin tek başına veya kombinasyon halinde takviyesinin ‘Gemlik’ zeytin çeşidinde, meyve kalitesini ve beslenme durumunu olumlu yönde etkilediğini göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• Beslenme durumu
• melatonin
• meyve kalitesi
• zeytin

Kaynakça

1. Abd-Alhamid, N., Hassan, H.S.A, Rawheya B.M.A. Aly, Hassan, A.M., Laila F. Hagagg, L.F. 2019. Effect of foliar application with putrescine, salicylic and ascorbic acid on vegetative growth, leaf chemical composition, flowering and fruit set of Picual Olive Trees. Middle East Journal of Applied Sciences 9(4):996-1012.
2. Abd El-Naby S.K.M., Abdelkhalek, A., Baiea, M.H.M, Amin, O.A. 2020. Mitigation of heat stress effects on Washington Navel Orange by using melatonin, gibberellin and salicylic treatments. Plant Archives 20(1):3523-3534.
3. Abd El-Razek, E.E.-D., Hassan, H., Gamal El-Din, K. 2013. Effect of foliar application with salicylic acid, benzyladenine and gibberellic acid on flowering, yield and fruit quality of olive trees (Olea europaea L.). Middle East J. Sci. Res. 14:1401-1406.
4. Ahammed, G.J., Wu, M., Wang, Y., Yan, Y., Mao, Q., Ren, J., Ma, R., Liu, A., Chen, S. 2020. Melatonin alleviates iron stress by improving iron homeostasis, antioxidant defense and secondary metabolism in cucumber. Scientia Horticulturea doi:10.1016/j.scienta.2020.109205, 265:109-205.
5. Albacete, A. 2020. Get Together: The interaction between melatonin and salicylic acid as a strategy to improve plant stress tolerance. Agronomy 10(10):1486, doi:10.3390/agronomy10101486.
6. Anonim 1989. Inc. SAS/STAT user’s guide: Version 6.0 Ed., SAS Institute Inc., Cary, NC.
7. Bose, S.K., Howlader, P. 2020. Melatonin plays multifunctional role in horticultural crops against environmental stresses: A review. Environmental and Experimental Botany 176:104063.
8. Boskou, D. 1996. Olive oil quality, in: D. Boskou (Ed.) olive oil, chemistry and technology. AOCS Pres, Champaign, II, 101p.

9. Brito, C., Dinis, L., Ferreira, H., Coutinho, J, Moutinho-Pereira, J., Correia, C.M. 2019. Salicylic acid increases drought adaptability of young olive trees by changes on redox status and ionome. Plant Physiology and Biochemistry 141:315-324.
10. Büyükgök, E.B. 2015. Zeytinlerin hasat zamanının ve olgunlaşma indeksinin yağ verimi ile yağın kimyasal ve duyusal özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, İzmir, 122s.
11. Chen, L., Tian, J., Wang, S., Song, T., Zhang, J. 2019. Application of melatonin promotes anthocyanin accumulation in crabapple leaves. Plant Physiology and Biochemistry 142:332-341.
12. Campos, C.N., Ávila, R.G., Dázio de Souza, K.R., Azevedo, L.M., Alves, J.D. 2019. Melatonin reduces oxidative stress and promotes drought tolerance in young Coffea arabica L. plants. Agricultural Water Management 211:37-47.
13. Canözer, Ö., 1991. Standart zeytin çeşitleri kataloğu. T.C. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı, Ankara, Genel Yayın No: 334, Seri: 16, 107s.
14. De La Puerta C., Carrascosa-Salmoral M.P., Garcia-Luna P.P., Lardone P.J., Herrera J.L., Fernandez-Montesinos R. 2007. Melatonin is a phytochemical in olive oil. Food Chemistry 104:609-612.
15. Du, H., Liu, G., Hua, C., Liu, D., O, Y., Liu, H., Kurtenbach, R., Ren, D., 2021. Exogenous melatonin alleviated chilling injury in harvested plum fruit via affecting the levels of polyamines conjugated to plasma membrane. Postharvest Biology and Technology 179:111585.
16. Eryüce, N. 1980. Ayvalık bölgesi yağlık zeytin çeşidi yapraklarında bazı besin elementlerinin bir vegetasyon periyodu içindeki değişimleri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 17(2):209-2221.
17. Gonçalves, A., Silva, E., Martins, S., Brito, C., Pinto, L., Rocha, L., Pavia, I., Luzio, A., Dinis, L., Rodrigues, M.A., Moutinho-Pereira, J., Correia, C.M. 2017. Foliar application of melatonin to mitigate olive tree summer stress. 15. Spanish Portuguese Congress of Plant Physiology 132p.
18. Gulami, R., Hoveizeh, N.F., Zahedi, S.M., Gholami, H., Carillo, P. 2022. Melatonin alleviates the adverse effects of water stress in adult olive cultivars (Olea europea cv. Sevillana &Roughani) in field condition. Agricultural Water Management 269:107681.
19. Gündoğdu M.A. 2018. Bazı zeytin çeşitlerinin farklı olgunluk dönemlerinde pomolojik ve biyokimyasal özelliklerindeki değişimi (Doktora Tezi). Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Çanakkale, 265 s.
20. Güneş A, Gezgin S, Kalınbacak K, Özcan H, Çakmak İ. 2017. Bor elementinin bitkiler için önemi. Bor Dergisi 2(3):168-174.
21. Hagagg, L.F., Abd-Alhamid, N., Hassan, H.S.A., Hassan, A.M., Geanidy, E.A.E. 2020. Influence of foliar application with putrescine, salicylic, and ascorbic acid on the productivity and physical and chemical fruit properties of Picual olive trees. Bulletin of the National Research Centre 44:87, https://doi.org/10.1186/s42269-020 -00331-x.
22. Han, M., Yang, N., Wan, Q., Teng, R., Duan, A., Wang, Y., Zhuang, J. 2021. Exogenous melatonin positively regulates lignin biosynthesis in Camellia sinensis. International Journal of Biological Macromolecules 179:485-499.
23. Haydari, M., Maresca, V., Rigano, D., Taleei, A., Shahnejat-Bushehri A.A., Hadian, J, Sorbo, S., Guida, M., Manna, C., Piscopo, M., Notariale, R., De Ruberto, F., Fusaro, L., Basile, A. 2019. Salicylic acid and melatonin alleviate the effects of heat stress on essential oil composition and antioxidant enzyme activity in Mentha piperita and Mentha arvensis L. Antioxidants 8:547, doi:10.3390/antiox8110547.
24. Hernández-Ruiz J., Arnao, M.B. 2018. Relationship of melatonin and salicylic acid in biotic/abiotic plant stress responses. Agronomy 8:33, doi:10.3390/agronomy8040033.
25. IOOC, 2007. Optimal harvest time. In: Tombesi A. and Tombesi S., Eds. Production techniques in olive growing. Artegraf S.A., Madrid, pp:319-327.
26. İlhan, G. 2019. Şanlıurfa koşullarında yetiştirilen bazı zeytin eşitlerinin morfolojik, fenolojik, pomolojik özellikleri ve dönemsel fenolik bileşiklerinin belirlenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Kahramanmaraş, 87s.
27. Jones, J.R., Wolf, B., Mills, H.A. 1991. Plant analysis handbook: a practical sampling, preparation, analysis, and interpretation Guide. Micro-Macro Publishing, Athens, 213p.
28. Kamiab, F. 2020. Exogenous melatonin mitigates the salinity damages and improves the growth of pistachio under salinity stress. Journal of Plant Nutrition 43(10):1468-1484 doi:10.1080/019041 67.2020.1730898.
29. Kacar B, İnal A. 2008. Bitki Analizleri. Nobel Yayın No:1241, Fen Bilimleri, Ankara, 63:816-855.
30. Kalenderoğlu, H. 2010. Gemlik zeytin çeşidinde dal eğme ile birlikte yapraktan azot, potasyum ve magnezyum uygulamalarının meyve verimi ve kalite üzerine etkisi (Yüksek Lisans Tezi). Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı Enstitüsü, Adana, 62s.
31. Karaca, A., Ardıç, Ş.K., Korkmaz, A. 2022. Bitkilerde melatoninin gün ve yıl içerisindeki değişimi ve yaşlanma üzerine etkisi. Bahçe 51(1):63-71.
32. Kaynaş, N., Sütçü, A.R., Fidan, A.E. 1996. Zeytinde adaptasyon (Marmara Bölgesi). Atatürk Bahçe Kültürleri Merkez Araştırma Enstitüsü, Yayın No:82, Yalova, 27s.
33. Khan, W., Prithiviraj, B., Smith, D.L. 2003. Photosynthetic response of corn and soybean to foliar application of salicylates. Journal of Plant Physiology http://dx.doi.org/10.1078/0176-1617-00865, 160:485-492.
34. Knörzer, O.C., Lederer, B., Durner, J., Böger, P. 1999. Antioxidative defense activation in soybean cells. Physiol. Plant. 107: 294-302.
35. Kutlu, E., Şen, F. 2011. Farklı hasat zamanlarının Gemlik zeytin (Olea europea L.) çeşidinde meyve ve zeytinyağı kalitesine etkileri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 48(2):85-93.
36. Konuşkan, D.B. 2008. Hatay’da yetiştirilen Halhalı, Sarı Haşebi ve Gemlik zeytin çeşitlerinden çözücü ekstraksiyonuyla elde edilen yağların bazı niteliklerinin belirlenmesi ve mekanik yöntemle elde edilen zeytinyağları ile karşılaştırılması (Doktora Tezi). Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilim Dalı, Adana, 248s.
37. Korkmaz, A., Demir, Ö., Kocaçınar, F. Cuci, Y. 2016. Biber fidelerinde yapraktan yapılan melatonin uygulamalarıyla üşüme stresine karşı toleransın arttırılması. KSÜ Doğa Bilimleri Dergisi 19(3):348-354.
38. Li, C., Wang, P., Wie, Z., Liang, D., Liu, C., Yin, L., Jia, D., Fu, M., Ma, F. 2012. The mitigation effects of exogenous melatonin on salinity-induced stress in Malus hupehensis. Journal of Pineal Research 53(3):298-306.
39. Liang, B., Ma, C., Zhang, Z., Wei, Z., Gao, T., Zhao, Q., Ma, F., Chao Li, C. 2018. Long-term exogenous application of melatonin improves nutrient uptake fluxes in apple plants under moderate drought stress. Environmental and Experimental Botany 155:650-661.
40. Liu, L., Li, D., Ma, Y., Shen, H., Zhao S., Wang, Y. 2021. Combined application of Arbuscular Mycorrhizal Fungi and exogenous melatonin alleviates drought stress and improves plant growth in Tobacco Seedlings. Journal of Plant Growth Regulation 40:1074-1087.
41. Liu, J., Yue, R., Si, M., Wu, M., Cong, L., Zhai, R., Yang, C., Wang, Z., Ma, F., Xu, L. 2019. Effects of exogenous application of melatonin on quality and sugar metabolism in ‘Zaosu’ pear fruit. Journal of Plant Growth Regulation 38:1161-1169.
42. Lorente-Mento, J.M., Guillén, F., Castillo, S., Martínez-Romero, D., Valverde J.M., Valero, D., Serrano, M. 2021. Melatonin treatment to pomegranate trees enhances fruit bioactive compounds and quality traits at harvest and during postharvest storage. Antioxidants, 10:820, (https://doi.org/10.3390/antiox10060820).
43. Moghaddam, N.M., Arvin, M.J., Nezhad, G.R.K., Maghsoudi, K. 2011. Effect of salicylic acid on growth and forage and grain yield of maize under drought stress in field conditions. Seed Plant Prod. J. 272:41-55.
44. Manchester, L.C., Coto-Montes, A., Boga, J.A., Andersen, L.P.H., Zhou, Z., Galano, A., Vriend, J., Tan, D.-X., Reiter, R.J. 2015. Melatonin: An ancient molecule that makes oxygen metabolically tolerable. J. Pineal Res. 59:403-419.
45. Özdemir, Y., Özkan, M., Kurultay, Ş. 2011. Olgunlaşmayla Gemlik zeytininde oluşan fizikokimyasal değişimler. Yalova Atatürk Bahçe Kültürleri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi 40(2):21-28. Özeker, E. 2005. Salisilik asit ve bitkiler üzerindeki etkileri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 42(1):213-223. Pál, M., Kovács, V., Szalai, G., Soós, V., Ma, X., Liu, H., Mei, H., Janda, T. 2014. Salicylic acid and abiotic stress responses in rice. J. Agron. Crop Sci. 200:1-11.
46. Reuter, D.J., Robinson, J.B. 1986. Plant Analysis an Interpretation Manual, Inkata Press, Melbourne, 127p.
47. Sarrou, E., Chatzopoulou, P., Dimassi-Theriou, K., Therios, I., Koularmani A. 2015. Effect of melatonin, salicylic acid and gibberellic acid on leaf essential oil and other secondary metabolites of Bitter Orange young seedlings. Journal of Essential Oil Research 27(6):487-496 http://dx. doi.org/10.1080/10412905.2015.1064485.
48. Seyran, Ö. 2009. Silifke Yağlık, Sarı Ulak ve Gemlik Zeytin çeşitlerinin meyve gelişim sürecinde gösterdikleri bazı fizyolojik, morfolojik ve biyokimyasal değişimler (Yüksek Lisans Tezi). Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Hatay, 129s.
49. Shamsul, H., Aqil, A., Alyemeni, M.N. (Eds.) 2013. Salicylic acid: plant. growth and development. Springer: London, UK, (ISBN 978-94-007-6427-9.9).
50. Shirasu, K., Nakajima, H., Rajasekhar, V.K., Dixon, R.A. 1997. Lamb, C. Salicylic acid potentiates an agonist dependent gain control that amplifies pathogen signals in the activation of defense mechanisms. Plant Cell 9:261-270.
51. Sun, Q., Zhang, N., Wang, J., Zhang, H., Li, D., Shi, J.2015. Melatonin promotes ripening and improves quality of tomato fruit during postharvest life. J. Exp. Bot. 66:657-668. doi:10. 1093/jxb/eru332.
52. Şeker, M., Gül, M.K., İpek, M., Kaleci, N., Yücel, Z., Yılmaz, E., Topal, U. 2008. Zeytin (Olea europaea L.) çeşitlerinin AFLP ve SSR markörleri 124 Polimorfizminin yağ asitleri ve tokoferol düzeyleri ile ilişkilendirilmesi. Tübitak Projesi Sonuç Raporu, Proje No:TOVAG-3358, 122 s.
53. Tan, D.-X., Hardeland, R., Manchester, L.C., Paredes, S.D., Korkmaz, A., Sainz, R.M., Mayo, J.C., Fuentes-Broto, L., Reiter, R.J. 2010. The changing biological roles of melatonin during evolution: From an antioxidant to signals of darkness, sexual selection and fitness. Biol. Rev. 85:607-623.
54. Ulaş, M. 2001. Çukurova Bölgesinde yaygın bazı sofralık ve yağlık zeytin çeşitlerinin morfolojik, fenolojik ve pomolojik özelliklerinin belirlenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri Anabilim Dalı, Adana, 106s.
55. Wei, W., Li, Q-T., Chu, YN., Reiter, RJ., Yu, XM., Zhu, DH., Ma, B., Lin, Q., Zhang, JS., Chen, SY., Zhang, W-K. 2015. Melatonin enhances plant growth and abiotic stress tolerance in soybean plants. Journal of Experimental Botany 66(3):695-707.
56. Xu, L., Yue, Q., Xiang, G., Bian, F., Yao, Y. 2018. Melatonin promotes ripening of grape berry via increasing the levels of ABA, H₂O₂ and particularly ethylene. Hortic. Res. 5:41. (doi:10. 1038/s41438-018-0045-y).
57. Yakupoğlu, G., Köklü, Ş., Korkmaz, A. 2018. Bitkilerde melatonin ve üstlendiği görevler. KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi 21(2):264-276.
58. Yalçın, M., Alayunt, F.N., Çakmak, B. 2020. Evaluation of different mechanical harvesting systems of table olive (Olea europaea cv. Gemlik). Mediterranean Agricultural Sciences 33(1):93-99 doi:10.29136/mediterranean.621607.
59. Yıldız, N. 2008. Bitki beslemenin esasları ve bitkilerde beslenme bozukluğu belirtileri. 2. Baskı, Atatürk Üniversitesi, Erzurum, 304s.
60. Zhai, R., Liu, J., Liu, F., Zhao, Y., Liu, L., Fang, C. 2018. Melatonin limited ethylene production, softening and reduced physiology disorder in pear (Pyrus communis L.) fruit during senescence. Postharvest Biol. Technol. 139:38-46, doi:10.1016/j.postharvbio.2018.01.017.
61. Zincircioğlu, N. 2010. Organik ve geleneksel zeytin yetiştiriciliğinde bitki beslenme durumunun meyve, yaprak ve zeytinyağında önemli kalite ölçütleri üzerindeki etkilerinin belirlenmesi (Doktora Tezi). Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Toprak Anabilim Dalı, İzmir, 154s.