Germination Physiology and Optimum Values in Cereals

Yıl 2023, Cilt: 3 Sayı: 2, 70 - 76, 30.09.2023

Gözde Hafize Yıldırım , Nuri Yılmaz

https://doi.org/10.59359/maujan.1258397

Öz

Seed germination is the first important stage of plant growth. It is also a critical step for plant productivity. The morphological changes during germination, followed by physiological and biochemical changes, are strongly correlated with vegetative growth, which affects seedling survival and ultimately yields and quality. Seed germination is the process by which a seedling develops from a seed. It is described as the process by which a seed maintains its viability until it reaches optimum conditions, at which point germination is initiated by water absorption through the seed coat. Optimum conditions are generally different for each species. Germination physiology in cereals is an important area of study that controls the growth and development of the plant throughout its life from the seedling stage and has many implications. At the same time, germination stages in cereals are effective in determining seedling persistence and also affect the chemical composition of the seedling. Healthy seedlings can only be obtained through a healthy germination process. This study aims to provide information on seed germination metabolism, germination physiology of cereals and optimum germination values.

Anahtar Kelimeler

Cool climate cereals, Germination, Temperature, Warm climate cereals

Tahıllarda Çimlenme Fizyolojisi ve Optimum Değerler

Öz

Çimlenme gelişme devrelerinin başlangıcıdır. Olgun ve canlı bir tohumun çimlenmesi için, etkili çevre faktörleri nem ve oksijen, uygun sıcaklık ve bazı tohumlar için muayyen ışık şartları gereklidir. Faktörlerin birinin eksikliği çimlenmeyi engeller. Çimlenmenin normal ve maksimum bir seviyede olabilmesi ancak bu faktörlerin optimum derecelerde bulunmaları ile mümkündür. Çimlenme için gerekli 4 faktör vardır sıcaklık, nem, oksijen ve ışık. Bu faktörlerden dördü de olursa çimlenme olabilir. Tohumların çimlenmesi, tüm bitkiler için hayati bir yaşam sürecidir ancak türler arasında önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Çimlenme, fidenin büyümesine, suyu ve besin maddelerini verimli bir şekilde emmesine, fide büyümesi ve gelişmesi için gerekli olan enzimleri üretmesine ve ayrıca patojenlere karşı korumasına izin verdiği için tahıllar için hayati bir süreçtir. Tahıllardaki çimlenme fizyolojisi, tahıl kalite değerlendirmesinden depolama ve muhafazaya kadar çok sayıda pratik çıkarımı olan önemli bir temel bilim olarak ifade edilmektedir. Bu anlamda çimlenme sürecinin, tahıllarda daha düşük besin değerine ve fide duyarlılığının artmasına neden olan metabolik değişikliklerle sonuçlandığı belirlenmiştir. Değişiklikler, fosfat ve potasyum gibi besinlerin yanı sıra bir dizi başka bileşiğin (örn. vitaminler) mobilizasyonu ile suda çözünür proteinlerin, lipidlerin ve şekerlerin kaybını içermektedir. Tüm bu çıkarımlar ile bu çalışmada, tahıllarda çimlenme fizyolojisi ve optimum çimlenme değer aralıklarının sunulması amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Serin İklim Tahılları, Çimlenme, Sıcak İklim Tahılları, Sıcaklık

Kaynakça

• Ali, A. S., & Elozeiri, A. A. (2017). Metabolic processes during seed germination. In Jose C. Jimenez-Lopez (Ed.), Advances in seed biology (pp. 141-166). IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.70653
• Balşen, N. (2022). Coğrafi yönleriyle Karacabey Tarım İşletmesi [Karacabey Agriculture Establishment with its geographical aspects] [MSc Thesis. Bursa Uludağ University].
• Carrera-Castaño, G., Calleja-Cabrera, J., Pernas, M., Gómez, L., & Oñate-Sánchez, L. (2020). An updated overview on the regulation of seed germination. Plants, 9, 703. https://doi.org/10.3390/plants9060703
• El-Maarouf-Bouteau, H., & Bailly, C. (2008) Oxidative signaling in seed germination and dormancy. Plant Signaling & Behavior. 3, 175-182. https://doi.org/10.4161/psb.3.3.5539
• Fowler, D. B. (2003). Crop nitrogen demand and grain protein concentration of spring and winter wheat. Agronomy Journal, 95(2), 260-265.
• González Carretero, L., Wollstonecroft, M., & Fuller, D. Q. (2017). A methodological approach to the study of archaeological cereal meals: a case study at Çatalhöyük East (Turkey). Vegetation History and Archaeobotany, 26, 415-432. https://doi.org/10.1007/s00334-017-0602-6
• Hernández Cortés, J. A. (2022). Seed science research: Global trends in seed biology and technology. Seeds, 1(1), 1-4. https://doi.org/10.3390/seeds1010001
• Kıldış, M. H. (2021). Farklı tuz konsantrasyonlarının bazı serin iklim çim alan buğdaygillerinin çimlenme ve sürgün gelişimine etkileri [The effects of different salt concentrations on germination and shoot development of some cool climate turfgrass]. [MSc Thesis. Sakarya University].
• Kubala, S., Wojtyla, Ł., Quinet, M., Lechowska, K., Lutts, S., & Garnczarska, M. (2015). Enhanced expression of the proline synthesis gene P5CSA in relations to seed osmopriming improvement of Brassica napus germination under salinity stress. Journal of Plant Physiology. 183, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2015.04.009
• Kumar, D., & Kalita, P. (2017). Reducing postharvest losses during storage of grain crops to strengthen food security in developing countries. Foods, 6(1), 8. https://doi.org/10.3390/foods6010008
• Kün, E., Çiftçi, C., Y., Birsin, M., Ülger, A., C., Karahan, S., Zencirci, N., Öktem, A., Güler, M., Yılmaz, N., & Atak, M. (2004). Tahıl ve Yemeklik Dane Baklagiller Üretimi. Ziraat Mühendisliği VI. Teknik Kongresi, Türkiye, pp. 367-407.
• Li, P., Chen, Y. H., Lu, J., Zhang, C. Q., Liu, Q. Q., & Li, Q. F. (2022). Genes and their molecular functions determining seed structure, components, and quality of rice. Rice, 15(1), 18. https://doi.org/10.1186/s12284-022-00562-8
• Ma, Z., Bykova, N. V., & Igamberdiev, A. U. (2017). Cell signaling mechanisms and metabolic regulation of germination and dormancy in barley seeds. The Crop Journal, 5(6), 459-477. https://doi.org/10.1016/j.cj.2017.08.007
• Majeed, A., Chaudhry, Z., & Muhammad, Z. (2012). Allelopathic assessment of fresh aqueous extracts of Chenopodium album L. for growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.). Pakistan Journal of Botany, 44(1), 165-167.
• Mohammed, N. K., Manap, A., Yazid, M., Tan, C. P., Muhialdin, B. J., Alhelli, A. M., & Meor Hussin, A. S. (2016). The effects of different extraction methods on antioxidant properties, chemical composition, and thermal behavior of black seed (Nigella sativa L.) oil. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2016, 6273817. https://doi.org/10.1155/2016/6273817
• Küpe, M. (2023). Üzüm bağlarında ve meyve bahçelerinde buz çekirdeği oluşumunu tetikleyen bakteriler ve düşük sıcaklık zararı [Ice nucleation active bacteria in vineyards and orchards and low temperature damage]. Research in Agricultural Sciences, 54(1), 42-47. https://doi.org/10.5152/AUAF.2023.220608
• Muhie, S. H. (2019). Organik özütlerle priming uygulamalarının havuç (Daucus carota) ve soğan (Allium cepa) tohumlarının abiyotik stres koşulları altında çimlenme ve fide kalitesine etkisi [The effect of priming with organic extracts on seed germination and seedling quality of carrot (Daucus carota) and onion (Allium cepa) under abiotic stress conditions] [Doctoral Dissertation, Ankara University].
• Notarnicola, R. F., Nicotra, A. B., Kruuk, L. E., & Arnold, P. A. (2023). Effects of warming temperatures on germination responses and trade‐offs between seed traits in an alpine plant. Journal of Ecology, 111(1), 62-76. https://doi.org/10.1111/1365-2745.14014
• Okhan, B. (2022). Aydın ekolojik koşullarında soğuklamanın farklı gelişme tabiatlı buğday çeşitlerinin verim ve kalitesi üzerine etkisi [Effect of vernalization on yield and quality of different growth habit wheat varieties in Aydın ecological conditions] [MSc Thesis, Aydın Adnan Menderes University].
• Rathjen, J. R., Strounina, E. V., & Mares, D. J. (2009). Water movement into dormant and non-dormant wheat (Triticum aestivum L.) grains. Journal of Experimental Botany, 60(6), 1619-1631. https://doi.org/10.1093/jxb/erp037
• Rodriguez, M. V., Barrero, J. M., Corbineau, F., Gubler, F., & Benech-Arnold, R. L. (2015). Dormancy in cereals (not too much, not so little): about the mechanisms behind this trait. Seed Science Research, 25(2), 99-119. https://doi.org/10.1017/S0960258515000021
• Roman, A. M., Truta, A. M., Viman, O., Morar, I. M., Spalevic, V., Dan, C., Sestras, R. E., Holonec, L., & Sestras, A. F. (2022). Seed germination and seedling growth of Robinia pseudoacacia depending on the origin of different geographic provenances. Diversity, 14(1), 34. https://doi.org/10.3390/d14010034
• Sayılğan, Ç. (2016). Küresel sıcaklık artışının buğdayda beklenen etkileri ve yüksek sıcaklığa toleranslılığın fizyolojik göstergeleri [Expected effects of global temperature increase on wheat and the physiological indices of high temperature tolerance]. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 26(3), 439-447.
• Şenlik, A. S., & Alkan, D. (2021). Çimlendirilmiş bazı tahıl ve baklagillerin kimyasal özellikleri ve çimlendirmeyle açığa çıkan biyoaktif bileşenlerin sağlık üzerine etkileri [Chemical properties of some germinated grains and legumes and effects of bioactive constituents released during germination on human health]. Akademik Gıda, 19(2), 198-207. https://doi.org/10.24323/akademik-gida.977300
• Sumiahadi, A., Mülayim, M., & Ramazan, A. (2020). Tahılların depolanmasında genel prensipler ve çeltiğin depolanması [General principles for the storage of cereals and the rice storage]. Bahri Dağdaş Bitkisel Araştırma Dergisi, 9(1), 102-112.
• Taner, S., & Bayram, S. (2005). Düşük sıcaklığın serin iklim tahıllarına etkileri (Derleme) [Low temperature effect of cereal (A review)]. Bitkisel Araştırma Dergisi (2005), 2, 19-28.
• Yılmaz, M. (2016). Başlıca tohum fizyolojisi niteliklerinin sıcaklık-tohum nemi diyagramında gösterimi. III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, Türkiye, II, pp. 741-745.
• Zengin, İ., & Sarıbaş, S., (2020). Bahçe bitkilerinde tohum üretimi mevcut durum ve gelecek. Türkiye Ziraat Mühendisliği IX. Teknik Kongresi Bildiriler Kitabı-2, pp. 339.
• Zülkadir, G. (2022). Tahılların antioksidan içerikleri [Antioxidant content of grains]. Kadirli Uygulamalı Bilimler Fakültesi Dergisi, 2(1), 122-132.