The effect of salt stress on germination and early seedling growth of some foreign origin quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) cultivars province

Abstract

Aims: This study was carried out in the laboratories of Hatay Mustafa Kemal University, Faculty of Agriculture, Department of Field Crops in 2019 in order to determine the suitability of 5 foreign originated quinoa cultivars that can be adapted to areas with salinity problems.

Methods and Results: In order to determine the tolerance to salt stress, 50 seeds were placed in each petri dishes. The research was conducted in a germination cabinet with 4 replications according to the factorial arrangement in completely randomized plot design. In this research, germination rate (GR), germination index (GI), mean germination time (MGT), radicle length (RL) and plumula length (PL) and fresh seedling weight (FSW) values of different salt concentration levels were examined. The used cultivars showed different reactions to salt stress level. As the salt concentration increased, germination rate, germination index, radicle length, plumule length and fresh plant weight decreased while the mean germination time was prolonged.

Conclusions: As a result of the research, it was found that there were cultivars of quinoa that can germinate and develop even at a high salt concentration such as 400 mM and that can be cultivated even in soils with salinity problems.

Significance and Impact of the Study: Every year, agricultural areas with salinity problems are increasing in many part of the world as in Turkey. Determining quinoa cultivars which are tolerant to different level of salinity in terms of germination and development can provide valuable information for evaluation of arable lands which has salinity problem.

Keywords

• Salinity
• Germination Rate
• Germination Index
• Quinoa

Bazı yabancı orjinli kinoa (Chenopodium quinoa Willd.) çeşitlerinde tuz stresinin çimlenme ve erken fide gelişimi üzerine etkisi

Öz

Amaç: Bu çalışma ülkemizde tuzluluk problemi olan tarım alanları için tuzlu koşullara adapte olabilecek uygun kinoa çeşitlerin belirlenmesi amacı ile 2019 yılında Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü laboratuvarlarında yürütülmüş olup, çalışmada materyal olarak yabancı orjinli 5 adet kinoa çeşidinin tohumu kullanılmıştır.

Yöntem ve Bulgular: Araştırma tuz stresine karşı toleransı belirlemek amacıyla her bir petri kabına 50 adet tohum yerleştirilerek yapılmıştır. Deneme, 4 tekkerrür olarak tesadüf parselleri deneme deseninde faktöriyel düzende 0, 100, 200, 300 ve 400 mM NaCl konsantrasyonları kullanılarak çimlenme kabininde yürütülmüştür. Araştırmada farklı tuz konsantrasyon seviyelerinde tohumların çimlenme oranları, çimlenme indeksi, ortalama çimlenme süresi, radikula uzunluğu, plumula uzunluğu ve yaş bitki ağırlığı değerleri incelenmiştir. Araştırmada kullandığımız çeşitler, tuz stresine bağlı olarak farklı tepki göstermiştir. Tuz yoğunluğu arttıkca, çimlenme oranı, çimlenme indeksi radikula uzunluğu, plumula uzunluğu ve yaş bitki ağırlığı azalırken, ortalama çimlenme süresi uzamıştır.

Genel Yorum: Araştırma neticesinde 400 mM gibi yüksek bir tuz konsantrasyonu seviyesinde bile çimlenebilen ve gelişebilen kinoa çeşitleri olduğu ve kinoanın ülkemizde tuzluluk problemi olan topraklarda tarımı yapılabilecek bir bitki olduğu söylenebilir.

Çalışmanın Önemi ve Etkisi: Her geçen yıl ülkemizde tuzluluk problemi olan tarım alanları artmakta olup, tuzluluğa dayanıklı olan kinoa çeşitlerinin farklı tuz yoğunluklarında çimlenme ve gelişme üzerine etkisini belirleyerek bu alanların değerlendirilmesinde kullanılabilecektir.

Anahtar Kelimeler

• Tuzluluk
• Çimlenme Oranı
• Çimlenme İndeksi
• Kinoa

Kaynakça

1. Akçay E, Tan, M (2018) Farklı tuz konsantrasyonlarında kinoa (Chenopodium quinoa Willd.)’nın çimlenme özelliklerinin belirlenmesi. Alınteri, J. of Agri. Sci. 33(1): 85-91.
2. Apse M P, Blumwald E (2002) Engineering salt tolerance in plants. Cur. Opin. in Biotech. 13: 146-150.
3. Aşcı ÖÖ, Üney H (2016) Farklı tuz yoğunluklarının macar fiğinde (Vicia pannonica Crantz) çimlenme ve bitki gelişimine etkisi. Akademik Zir. Der. 5(1): 29-34 .
4. Atak M, Mavi K (2016). Bazı serin iklim tahıllarının ilk gelişme döneminde tuz stresine tepkilerinin belirlenmesi. Mustafa Kemal Üni. Zir. Fak. Der. 21(2): 121-129.
5. Atış İ (2011) Bazı silajlık sorgum (Sorghum bicolor L. Moench) çesitlerinin çimlenmesi ve fide gelisimi üzerine tuz stresinin etkileri. Süleyman Dem. Üni. Zir. Fak. Der. 6 (2): 58-67.
6. Bazile D, Baudron F (2015) The Dynamics of the global expansion of quinoa growing in view of its high biodiversity,” In state of the art report on quinoa around the world in 2013, Eds D. Bazile, HD, Bertero, And C. Nieto (Roma: FAO & CIRAD), 42–55.
7. 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. KSÜ Tar. ve Doğa Der. 22(3): 354-359.
8. Doğan H, Karwe MV (2003) Physicochemical properties of quinoa extrudates. Food Sci. and Techno. Int. 9(2): 101-114.

9. Dumanoğlu Z, Işık D, Geren H (2016) Kinoa (Chenopodium quinoa Willd.)’da farklı tuz (NaCl) yoğunluklarının tane verimi ve bazı verim unsurlarına etkisi. Ege Üniv. Ziraat Fak. Derg. 53(2): 153-159.
10. Ellis RH, Roberts EH (1980) Towards a rational basis for seed testing seed quality. (P. Hebblethwaitei Editör). In: Seed Production. Butterworths, London, pp.605-635.
11. Ertekin İ, Yılmaz S, Atak M, Can E, Çeliktas N (2017) Tuz stresinin bazı yaygın fiğ (Vicia sativa L.) çeşitlerinin çimlenmesi üzerine etkisi. MKÜ Zir. Fak. Derg. 22(2): 10-18.
12. Ertekin İ, Yılmaz Ş, Atak M, Can C (2018) Effects of different salt concentrations on the germination properties of Hungarian vetch (Vicia pannonica Crantz.) cultivars. Türk Tar. ve Doğ. Bilim. Derg. 5(2): 175-179.
13. Gomez-Pando LR, Alvarez-Castro R, De la Barra E (2010) Effect of salt stress on Peruvian germplasm of Chenopodium quinoa Willd: A promising crop. J. Agron. Crop Sci. 196: 391-396.
14. Hariadi Y, Marandon K, Tian Y, Jacobsen SE, Shabala S (2011) Ionic and osmotic relations in quinoa (Chenopodium Quinoa Willd.) plant grown at various salinity levels. J Exper. Bot. 62(1): 185–193.
15. Hokmalipour S (2015) Effect of salinity and temperature on seed germination and seed vigor index of chicory (Chichoriumin tynus L.), cumin (Cuminium cyminium L.) and fennel (Foeniculum vulgare). Ind. J Sci. and Tec. 8(35): 2-9.
16. Jacobsen, SE (2011) The situation for quinoa and its production in southern Bolivia: from economic success to environmental disaster. J Agr. and Crop Sci. 197: 390–399. Jancurová M, Mınarovıčová L, Dandár A (2009) Quinoa –a review, Czech J. Food Sci. 27(2): 71–79.
17. Kakabouki I, Bilalis D, Karkanis A, Zervas G, Tsiplakou E, Hela D (2014) Effects of fertilization and tillage system on growth and crude protein content of quinoa (Chenopodium Quinoa Willd.): an alternative forage crop, Emir. J. Food Agric. 26(1): 18-24.
18. Kaya MD, Okçu G, Atak M, Çıkılı Y, Kolsarıcı Ö (2006) Seed treatments to overcome salt and drought stress during germination in sunflower (Helianthus annuus L). Europ. J. of Agron. 24: 291-295.
19. Koyro, HW, Eisa, SS 2008. Effect of Salinity on Composition, Viability and Germination of Seeds of Chenopodium Quinoa Willd. Plant and Soil 302, 79–90.
20. Koziol M (1992) Chemical composition and nutritional evaluation of Quinoa (Chenopodium Quinoa Willd.). Journal of Food Composition and Analysis. 5, 35-68.
21. Kuşçu H, Çayğaracı A, Ndayizeye JD (2018) Tuz stresinin bazı kinoa (Chenopodium quinoa Willd.) çeşitlerinin çimlenme özellikleri üzerine etkisi. U. Ü. Zir. Fak. Derg. 32(1): 89-99.
22. Kuşvuran A, Nazlı RI, Kuşvuran S (2014a) Determination of salinity effects on seed germination in different red fescue (Festuca rubra L.) varieties, Tar. Bil. Ar. Derg. 7(1): 22-27.
23. Kuşvuran A, Nazlı RI, Kuşvuran S (2014b) Salinity effects on seed germination in different tall fescue (Festuca arundinaceae Schreb.) varieties. Tar. Bil. Ar. Derg. 7(2): 8-12.
24. Kuşvuran A, Nazlı RI, Kuşvuran S (2015) The effects of salinity on seed germination in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) varieties. Türk Tar. ve Doğ. Bil. Derg. 2(1): 78–84.
25. Munns R, Tester M (2008) Mechanisms of salinity tolerance. Annu. Rev. Plant Biol. 59: 651-81. Doi: 10.1146/Annurev.Arplant.59.032607.092911.
26. Okçu G, Kaya, MD, Atak M (2005) Effects of salt and drought stresses on germination and seedling growth of pea (Pisum sativum L.). Turk. J Agri. and Forestry. 29: 237-24.
27. Önal-Aşçı Ö, Üney H (2016) Farklı tuz yoğunluklarının macar fiğinde (Vicia pannonica Crantz) çimlenme ve bitki gelişimine etkisi. Akademik Zir. Derg. 5 (1) : 29-34.
28. Panta S, Flowers T, Lane P, Doyle R, Haros G, Shabala S (2014) Halophyte agriculture success stories. Environ. Exp. Bot. 107: 71–83.
29. Park HS, Morita N (2004) Changes of bound lipids and composition of fatty acids ın germination of quinoa seeds. Food Sci. and Tech. Res. 10(3): 303-306.
30. Ranhotra GS, Gelroth JA, Glaser BK, Lorenz KJ, Johnson D (1993) Composition and protein nutritional quality of quinoa. Cereal Chem. 70: 303-305.
31. Ruales J, Nair BM (1992) Nutritional quality of the protein in quinoa (Chenopodium Quinoa Willd) seeds. Plant Foods For Hum. Nutri. 42(1): 1-11.
32. Shabala S, Mackay A (2011) Ion transport in halophytes. Advan. in Bot. Res. 57: 151-199.
33. Tan M, Temel S (2012) Alternatif yem bitkileri. Atatürk Üniv. Zir. Fak. Basım sayısı:1, Sayfa Sayısı 238.
34. Tan M, Temel S (2019) Her yönüyle Kinoa önemi, kullanılması ve yetiştiriciliği. İKSAD Publishing House, Ankara, Turkey. s. 182. ISBN: 978-605-7875-88-4.
35. Tekin F, Bozcuk S (1998) Helianthus annuus L. var. santafe (Ayçiçeği) tohumlarının çimlenmesi ve erken büyüme üzerine tuz ve dışsal putresinin etkileri. Turk. J. of Biol. 22: 331-340.
36. Valencia-Chamorro SA (2003) Quinoa. In Caballero B. Encyclopedia of Food Science and Nutrition. Vol. 8. Academic Press, Amsterdam: 4895–4902.
37. Van Schooten HA, Pinxterhuis JB (2003) Quinoa as an alternative forage crop in organic dairy farming. Optimal Forage Systems for Animal Production and the Environment Grassland Science in Europe, 26-28 May 2003, Pleven, Bulgaria, Vol: 8, p: 445–448.
38. Vega-Galvez A, Miranda M, Vergara J, Uribe E, Puente L, Martinez EA (2010) Nutrition facts and functional potential of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), an ancient Andean grain: a review. J. of the Sci. of Food and Agri. 90(15): 2541-2547.
39. Wang, YR, Yu L, Nan ZB, Liu YL (2004) Vigor tests used to rank seed Lot quality and predict field emergence in four forage species. Crop Sci. 44(2): 535-541.
40. Yılmaz M, Kısakürek Ş (2018) Bazı çok yıllık çim (Lolium perenne L.) çeşitlerinde tuz stresinin çimlenme ve erken fide gelişimi üzerine etkisi. MKÜ Zir. Fak. Dergisi, 23(2): 204-217.