Evaluation of Durum Wheat (Triticum durum L.) Genotypes Based on Yield and Some Quality Traits in High Temperature Conditions

Abstract

In this study, grain yield, relative performance, days to heading, plant height, thousand grain weight, hectoliter weight, protein content, mini SDS sedimentation test, grain color quality trait of 25 different durum wheat (Triticum durum L.) genotypes were investigated in supplemented irrigation, dry conditions in Diyarbakır province and rainy conditions in Mardin-Göllü location in 2006/2007 season. While the highest value in terms of grain yield obtained from Diyarbakır region in irrigation (695 kg da-1) and dry (638 kg da-1) conditions, the lowest value (301 kg da-1) is from Göllü region where high temperatures prevail. In the biplot analysis that is for determining environment and genotype properties relations, while Göllü region came to the fore in terms of protein content, mini SDS and grain color values; Diyarbakır irrigation and dry regions came to the fore in terms of grain yield, thousand grain weight, hectoliter weight, days to heading and plant height. In terms of genotype stability, while G16 and G17 are defined as the best genotypes befitting into the high yielding regions, G14 is defined as the genotype with the best overall adaptation capability.

Keywords

• Biplot
• durum wheat
• high temeperature
• quality
• stress factors

Durum Buğday Genotiplerinin (Triticum durum L.) Yüksek Sıcaklık Şartlarında Verim ve Bazı Kalite Özellikleri Yönünden Değerlendirilmesi

Abstract

Güneydoğu Anadolu Bölgesi 1. ve 2. alt bölgeleri sulu yağışa dayalı şartlarında 2006/2007 yetiştirme döneminde yürütülen bu çalışmada; 25 durum buğday genotipinin tane verimi (TV) ile birlikte performans oranı (PERO) başaklanma süresi (BS) bin dane ağırlığı (BTA), hektolitre ağırlığı (HL), protein oranı (PO), mini SDS sedimentasyon testi (mSDS) ve tane rengi (b) gibi kalite özellikleri incelenmiştir. Tane verimi bakımından en yüksek değerler Diyarbakır sulu (695 kg da-1) ve kuru (638 kg da-1) şartlarından alınırken, en düşük verim de (301 kg da-1) dane doldurma döneminde yüksek sıcaklığın hüküm sürdüğü (>35 oC) Mardin-Göllü lokasyonundan alınmıştır. Çevre ve özellikler arası ilişkileri belirlemeye esas biplot analizinde, Göllü lokasyonu PO, mSDS ve b değeri bakımından öne çıkarken, Diyarbakır kuru ve sulu lokasyonları ise TV, BTA, HL, BS ve BB bakımından öne çıkmıştır. Genotip stabiliteleri bakımından G16 ve G7 yüksek verim seviyesine sahip spesifik bölgelere uygun genotipler olarak tanımlanırken G14 ise genel adaptasyon kabiliyeti en uygun genotip olarak belirlenmiştir.

Keywords

• Biplot
• durum buğdayı
• kalite
• stres faktörleri

References

1. Aktaş, H., Karaman, M., Erdemci, İ., Kendal, E., Tekdal, S., Kılıç, H., Oral, E., 2017. sentetik ve modern ekmeklik buğday genotiplerinin (triticum aestivum l.) verim ve kalite özelliklerinin karşılaştırılması Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, 3(1):25 - 32
2. Anonim, 2001. tarımsal değerleri ölçme denemeleri teknik talimatı. Tarım ve Köy işleri Bakanlığı, Koruma Kontrol Genel Müdürlüğü, Tohumluk Tescil ve Sertifikasyon Merkezi Müdürlüğü. s35
3. Anonim, 2008. Tarım, gıda ve hayvancılık bakanlığı kayıtları Mardin.
4. Anonim, 2011. Buğdayla ilgili genel bilgiler. Tarım Bakanlığı.
5. Ansari, W.M., Rao. Y.R, Verma, R.S., Shukla, A., Tuteja, N., 2013. Comparative physiological response of wheat genotypes under terminal heat stress. Plant Signaling and Behavior, 8:1-6.
6. Atlı, A., 2007. Bölgede üretilen buğday çeşitlerinin kalitesi ve sanayiye uygunluğu. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı Tohumculuk Çalıştayı, 06-07 Mart Şanlıurfa.
7. Aydoğan, S., Göçmen, A., Şahin, Ş., Demir, B., Önmez, H., Türköz, M., Çeri, S., 2012. Bazı makarnalık buğday çeşitlerinin kalite özelliklerinin belirlenmesi. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 21(1):1-7.
8. Barutçular, C., Yildirim, M., Koc, M., Dizlek, H., Akinci, C., EL Sabagh, A., Saneoka, H., Ueda, A., Islam, M., Toptas, İ., Albayrak, Ö., Tanrikulu, A., 2016. Quality traits performance of bread wheat genotypes under drought and heat stress conditions. Fresenius Environmental Bulletin, 25(12a):6159-6165

9. Bayer, T., 2019. Mardin ve Nusaybin'de uzun yıllık yağış ve sıcaklık gidişlerinin kuraklık açısından değerlendirilmesi İlk Çağlardan Modern Döneme Tarihten İzler II. Editörler Prof. Dr. M. Doğan Karacoşkun Prof. Dr. Osman Köse Berikan Yayınevi, s. 298-320.
10. Bilgin, O., Korkut, K.Z., 2005. Bazı ekmeklik buğday çeşit ve hatlarının tane verimi ve bazı fenolojik özelliklerinin belirlenmesi. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 2:57-65
11. Blum, A., 1988. Plant breeding for stres environments. CRC Press. Boca Raton. FL., pp: 223
12. Blumenthal, C.S., Bekes, F., Batey, I.L., Wrigley, C.W., Moss, H.J., Mares, D.J., Barlow, E.W.R., 1991. Interpretation of grain quality results from wheat variety trials with reference to high temperature stress. Australian Journal of Agricultural Research, 42:325–334.
13. Borghi, B, Corbellini, M, Minoia, C, Palumbo, M, di Fonzo, N, Perenzin, M., 1997. Effects of mediterranean climate on wheat bread-making quality. European Journal of Agronomy, 6:145–154.
14. Castro, M., Peterson, C., J., Dalla Rizza, M., Díaz Dellavalle, P., Vázquez, D., Ibáñez, V., Ross, A., 2007. Influence of heat stress on wheat grain characteristics and protein molecular weight distribution. In: Buck, H. T. ve ark. (eds.), Wheat production in stressed environments. Developments in plant breeding, 12:365–371.
15. Dias, A.S., Bagulho, A.S., Lidon, F.C., 2008. Ultrastructure and biochemical traits of bread and durum wheat grains under heat stress. Brazilian Journal of Plant Physiology, 20:323-333.
16. Dupont, F.M., Altenbach, S.B., 2003. Molecular and biochemical impacts of environmental factors on wheat grain development and protein synthesis. Journal of Cereal Science, 38:133-146.
17. Elbashir, A.A., Gorafi, Y.S.A., Tahir, I.S.A., Kim, J.S., Tsujimoto, H., 2017. Wheat multiple synthetic derivatives: a new source for heat stress tolerance adaptive traits. Breeding Scence, 67(3):248–256.
18. Elgün, A., 2017. Buğday genomu ve kalitesine endüstriyel yaklaşım http://www.millermagazine.com/bugday-genomu-ve-kalitesine-endustriyel-yaklasim/.html
19. Erekul, O., Yiğit, A., 2018. Buğdayda tane dolum dönemindeki yüksek sıcaklığın protein yapısına etkisi. Uluslararası Tarım Çevre ve Sağlık Kongresi, Aydın, 26-28 Ekim.
20. FAO, 2013. Birleşmiş milletler gıda ve tarım örgütü istatistikleri. http://www.fao.org/nr/water/aquastat/d ata/query/data/query/html.
21. Farooq, M., Bramley, H., Palta, J.A., Siddique, H.M., 2011. Heat stress in wheat during reproductive and grain-filling phases. Critical Reviews in Plant Sciences, 30(1):1-17.
22. Fırat, A.E., 1978. Inheritance and association of earliness and grain yield in four winter x spring wheat crosses (Triticum aestivum L. em Thell), Master Thesis, Oregon State University, Oregon, OR.
23. Graybosh, R.A., Peterson, C.J., Baenziger, P.S., Shelton, D.R., 1995. Environmental modification of hard red winter wheat flour protein composition. Journal of Cereal Science, 22:45–51
24. İlker, E., Tonk, F.A., Çaylak, Ö., Tosun, M., Özmen, İ., 2009. 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.
25. Kanbertay, M., 1987. Dört makarnalık buğday melezinde dönme ve diğer bazı tarımsal özelliklerin kalıtımı üzerinde araştırmalar, Ege Bölge Zirai Araştırma Enstitüsü Doktora Çalışma Özetleri, Yayın no: 75, İzmir, 248-276.
26. Karaduman, Y., Ercan, R., 2011. Bisküvilik için seçilmiş ileri kademe yumuşak ekmeklik buğday hatlarının kuru ve sulu koşullarda verim ve bazı tane özellikleri. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 20(2):1-9.
27. Kendal, E., Sayar, M.S., 2016. The stability of some spring triticale genotypes using biplot analysis. The Journal of Animal ve Plant Sciences, 26(3):754- 765.
28. Kılıç, H., 2003. Güneydoğu Anadolu Bölgesi koşullarında makarnalık buğday (Triticum turgidum ssp durum) ceşitlerinin bazı tarımsal ve kalite özellikleri ile stabilitesi üzerine araştırmalar. Doktora Tezi. Çukurova Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü. Adana.
29. Kılıç, H., Yağbasanlar, T., 2003. Güneydoğu Anadolu Bölgesi koşullarında makarnalık buğday (Triticum turgidum ssp durum) çeşitlerinin bazı kalite özelliklerinin genotip x çevre interaksiyonları üzerinde araştırmalar. Türkiye 5. Tarla Bitkileri Kongresi, 13-17 Ekim, 2003, Diyarbakır.
30. Kılıç, H., Tekdal, S., Kendal, E., Aktaş, H., 2012. Augmented deneme desenine dayalı ileri kademe makarnalık buğday (Triticum turgidum ssp durum) Hatlarının biplot analiz yöntemi ile değerlendirilmesi. KSU Doğa Bilimleri, Dergisi, 15(4):18-25.
31. Kılıç, H., Türk, Z., 2016. Farklı toprak işleme tekniklerinin mercimekte (Lens culinaris medik.) verim ve bazı verim unsurları ile yabancı ot kesafetine etkisi. Trakya University Journal Of Natural Sciences, 17(1):55-63,
32. Kızılgeçi, F., Albayrak, Ö., Yıldırım, M., 2019. Evaluatıon of thirteen durum wheat (Triticum durum desf.) genotypes suitable for multiple environments using GGE biplot analysis. Fresenius Environmental Bulletin, 28(9):6873-6882.
33. Mcdonald, G.K., Sutton, B.G., Ellıson, F.W., 1983. The effect of time of sowing on the grain yield of irrigated wheat in the Namoi Valley, New South Wales. Australian Journal of Agricultural Research, 34:229–240
34. MGM, 2020. Ortalama sıcaklık verisinin Mayıs ayı istatistiksel analizi. Türkiye Mayıs ayı ortalama sıcaklık verisinin 1979-2016 yılları arasında dağılımı T.C Orman Ve Su İşleri Bakanlığı Meteoroloji Genel Müdürlüğü. https://www.mgm.gov .tr/FILES/resmi-istatistikler/T urkiye-Ortalama-Sicaklik.pdf ve https://www.mgm.gov.tr/FILES /resmiistatistikler/parametreAnalizi/TurkiyeMaximum-Sicaklik-Ortalamasi.pdf, 26.03.02020,
35. MÜSAD, 2019. Makarna üreticileri ve sanayicileri derneği sektör raporu Ocak-Temmuz 2019: http://musad.org/wpcontent/uploads/2019/09/Makarna-Sekt%C3%B6rR aporu-7-Ayl%C4%B1k.pdf, 18.03.2019.
36. Mut, Z., Albayrak, S., Töngel, Ö., 2006. Tritikale (Triticosecale Wittmack) hatlarının tane verimi ve bazı özelliklerinin belirlenmesi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Tarım Bilimleri Dergisi, 12(1):56-64.
37. Nguyen., H.T., Joshi, P.C., 1992. Molecular Strategies for the genetic dissection of water and high temperature stress adaptation in cereal crops, Proceedings of an International Symposium on the Adaptation of Food Crops to Temperature and Water Stress, Taiwan, 119: 13-18 August.
38. Peterson, C.J., Graybosch, R.A., Boenziger, P.S., Grambacher, A.W., 1992. Genotype and Environment Effects on Quality Characteristics of Hard Red Winter Wheat. Crop Science, 32:98-103.
39. Rawson, H.M., 1986. High-temperature-tolerant wheat: a description of variation and a search for some limitations to productivity. Field Crops Research, 14:197–212.
40. Rharrabti, Y., Villegas, D., Royo, C., Martos-Nunez, V., García del Moral, L.F., 2003. Durum wheat quality in Mediterranean environments II. Influence of climatic variables and relationships between quality parameters. Field Crops Research, 80:133–140.
41. Sakin, M.A., Yıldırım, A., Gökmen, S., 2004. Tokat Kazova Koşullarında Bazı Makarnalık Buğday Genotiplerinin Verim, Verim Unsurları ile Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi. A.Ü. Ziraat Fakültesi Tarım Bilimleri Dergisi, 10(4):481-489.
42. Sakin, M.A., Naneli, İ., Göy. A.G., Özdemir, K., 2015. Bazı ekmeklik buğday (Triticum aestivum L.) çeşitlerinin Tokat-Zile Koşullarında verim ve verim komponentlerinin belirlenmesi. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 32(3):119-132.
43. SAS Institute 2002. JMP Design of Experiments, Version 5 Copyright © 2002 by SAS Institute Inc., Cary, NC, USA.2002.
44. Sharma, R.C., 1994. Early Generation Selection for Grain Filling Period in Wheat. Crop Breeding, 34:945-948.
45. Shah, N.H., Paulsen, G.M., 2003. Interaction of drought and high temperature on photosynthesis and grain-filling of wheat. Plant and Soil, 257:219–226.
46. Schapendonk, A.H.C.M., Xu, H.Y, Van Der Putten, P.E.L., Spiertz, J.H.J., 2007. Heat-shock effects on photosynthesis and sink-source dynamics in wheat (Triticum aestivum L.). Wageningen Journal of Life Sciences, 55(I):37-54.
47. Sial, M.A., Arain, M.A., Khanzada, S., Naqvi, M.H., Dahot, M.U., Nizamani, N., 2005. Yield and quality parameters of wheat genotypes as affected by sowing dates and high temperature stress. Pakistan Journal of Botany, 37(3):575-584
48. Şen, Ö.L., Bozkurt, D., Göktürk, O.M., Dündar, B., Altürk, B., 2017. Türkiye’de iklim değişikliği ve olası etkileri. Conference: 3. Taşkın Sempozyumu.
49. Taghouti, M., Gaboun, F., Nsarellah, N., Rhrib, R., El-Haila, M., Kamar, M., Abbad Andaloussi, F.S., Udupa, M., 2010. Genotype x Environment interaction for quality traits in durum wheat cultivars adapted to different environments. African Journal of Biotechnology, 9(21):3054-3062.
50. Tekdal, S., Kendal, E., Aktaş, H., Karaman, M., Doğan, H., Kılıç, H., Karahan, H., 2014. Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nde yabancı orijinli bazı durum buğday genotiplerinin adaptasyon kabiliyetlerinin belirlenmesi. Trakya University Journal of Natural Sciences, 15(1): 47-52.
51. Tekdal, S., Yıldırım, M., 2015. Sıcaklık stresine maruz bırakılan bazı makarnalık buğday çeşitlerinin kalite özelliklerinin incelenmesi. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 4(2): 68-76.
52. Tekdal, S., Yıldırım, M., 2017. Bazı makarnalık buğday genotiplerinde fizyolojik ve morfolojik parametrelerin sıcaklık stresi ile ilişkisi. Türk. Doğa ve Fen Dergisi, 6(2):575-584.
53. TMO, 2018. Hububat alım fiyat ve politikaları http://www.tmo.gov.tr/Main.aspx?ID=9038
54. TMO, 2019. Toprak Mahsulleri Ofisi Genel Müdürlüğü 2018 Yılı Hububat Sektör Raporu. Ankara 2019 Erişim tarihi: 18.03.2020: http://www.tmo.gov.tr/U pload/Document/hububatsektorraporu2018.pdf.
55. URL, 1. 2019. https://www.nkfu.com/turkiyede-sicaklik-degisimi-ve-dagilimi/ Türkiye’de sıcaklık dağılımı ve değişimi, 23 Şubat 2020.
56. Wardlaw, I.F., Dawson, I.A., Munibi, P., Fewster, R., 1989a. The tolerance of wheat to high temperatures during reproductive growth. I. Survey procedures and general response patterns. Australian Journal of Agricultural Research, 40:1–13.
57. Wardlaw, I.F., Dawson, I.A. Munıbı, P., 1989b. The tolerance of wheat to high temperatures during reproductive growth. II. Grain development. Australian Journal of Agricultural Research, 40:15–24
58. Wardlaw, I.F., Wrıgley, C.W., 1994. Heat tolerance in temperate cereals: an overview. Australian Journal of Plant Physiology, 21:695–703.
59. Wiegand, C.L., Cuellar, J.A., 1981. Duration of grain filling and kernel weight of wheat as affected by temperature. Crop Science, 21:95–101.
60. Williams, P., El-Haremein, F.J., Nakkoul, B., Rihawi, S., 1988. Crop quality evaluation methods and guidelines. ICARDA. Technical manual, 14 (Rev.1).
61. Yan, W., 2001. GGE biplot: A windows application for graphical analysis of multienvironment trial data and other types of two way data. Agronomy Journal, 93: 1111-1118.
62. Yan, W., Kang, M.S., 2003. GGE Biplot Analysis: A graphical tool for breeders, geneticists, and agronomists. CRC Press, Boca Raton, FL, pp.288.
63. Yan, W., 2002. Singular value partitioning for biplot analysis of multi-environment trial data. Agronomy Journal, 94:990–996.
64. Yıldız, M., Terzi, H., 2007. Bitkilerin yüksek sıcaklık stresine toleransının hücre canlılığı ve fotosentetik pigmentasyon testleri ile belirlenmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 23:47-60.
65. Zahedi, M., Jenner, C.F., 2003. Analysis of effects in wheat of high temperature on grain filling attributes estimated from mathematical models of grain filling. Journal of Agricultural Science, 141:203–212.
66. Zhang, Y., Pan, J., Huang, X., Guo, D., Lou, H., Hou, Z., Su, M., Liang, R., Xie, C., You, M., Baoyun, L., 2017. Differential effects of a post-anthesis heat stress on wheat (Triticum aestivum L.) grain proteome determined by iTRAQ Scientific Reports 7:1-11.