Developments of Root Length and Secondary Root of Wheat and Barley in Different Growth Stages

Year 2014, Volume: 1 Issue: Özel Sayı-1, 823 - 830, 01.03.2014

Hayati Akman Ali Topal

Abstract

This study has been conducted to determine developments in secondary root number and root length at beginning of stem elongation (GS 31), complete of anthesis (GS 69) and full grain maturity (GS 92) of wheat and barley grown under greenhouse conditions in 2011-1012 growing season. Two bread wheat (Gerek 79 and Konya 2002), two durum wheat (Kunduru 1149 and Çeşit 1252) and two barley (Karatay 94 and Larende) cultivars are used as material. Gerek 79, Kunduru 1149 and Karatay 94 cultivars adapted to dry land, however Konya 2002, Çeşit 1252 and Larende are grown in irrigated land. For this purpose, cylindrical PVC tubes (200 cm height and 12 cm diameter) are used. As root media, tubes are filled with 70% peat and 30% perlite and replaced to 15 cm of row space and intra row space. A plant is grown in each tube and research is designed in Completely Randomized Block Design with four replications. In the study, average root length of genotypes has been reached up to 216.6 cm for GS 31, 251.1 cm for GS 69 and 256.4 cm for GS 92. Barley is the highest root length followed by bread wheat and durum wheat at GS 31. Cultivars (Gerek 79, Kunduru 1149 and Karatay 94) grown in dry land are longer root than those grown in irrigated land, which could be a significant trait for advancing drought tolerance at GS 31. According to previous stage, root length increase is the highest for durum wheat followed by bread wheat and barley. However, root length increase between GS 69 and GS 92 is higher for durum wheat and barley cultivars grown in dry land than those grown in irrigated land. It differs from GS 31 that durum wheat is longest root than bread wheat and barley at GS 92. Average secondary root number increase of genotypes between GS 31 and GS 69 is 48.96% and the highest for barley with 82.95%. Secondary root numbers of genotypes grown in dry land have been greater in bread wheat and barley at GS 31 and but, greater for bread wheat and durum wheat in GS 92. This research results show that there have been significant genotypic variantions in root length and secondary root number of genotypes depending on different growth stages. In conclusion, it has been suggested in the study that among durum wheat cultivars, especially Kunduru 1149 could be used in breeding programs in order to obtain deep rooted genotypes. As for the field conditions, it will be advantageous in terms of yield and quality to eradicate the adverse conditions such as soil compaction which hamper roots from deepening down, and enable the crops to absorb water and nutrients sufficiently through the soil. It has been put forward that, contrary to the current knowledge, barley roots do not grow shallowly and their roots are as long as the wheat roots

Keywords

Bread and durum wheat, barley, growth stage, root length, secondary root number

Farklı Gelişme Dönemlerinde Buğday ve Arpanın Sekonder Kök ve Kök Uzunluğu Gelişimi

Abstract

Bu çalışma sera şartlarında 2011-2012 bitki yetiştirme sezonunda buğday ve arpa çeşitlerinin sapa kalkma, çiçeklenme sonu ve hasat olum dönemlerinde sekonder kök sayısı ve kök uzunluğundaki gelişimleri belirlemek amacıyla yürütülmüştür. Araştırmada iki ekmeklik buğday (Gerek 79 ve Konya 2002), iki makarnalık buğday (Kunduru 1149 ve Çeşit 1252) ve iki arpa (Karatay 94 ve Larende) çeşidi materyal olarak kullanılmıştır. Gerek 79, Kunduru 1149 ve Karatay 94 çeşitleri kuru şartlara adapte olmuş çeşitler iken, Konya 2002, Çeşit 1252 ve Larende ise sulu şartlarda yetiştirilen çeşitlerdir. Bu çalışmada 2 metre uzunluğunda ve 12 cm çapında silindirik PVC tüpler kullanılmıştır. Tüpler %70 peat ve %30 perlit karışımıyla doldurulmuş ve 15 cm sıra arası ve üzeri mesafesinde yerleştirilmiştir. Her tüpte bir bitki yetiştirilmiştir. Araştırma Tesadüfi Parselleri Deneme Desenine göre dört tekerrürlü olarak yürütülmüştür. Araştırmada genotiplerin ortalama kök uzunluğu sırasıyla sapa kalkma döneminde 216.6 cm, çiçeklenme sonu dönemde 251.1 cm ve hasat olum döneminde 256.4 cm’ye kadar ulaşmıştır. Sapa kalkma döneminde arpa en uzun kök kök sistemine sahipken bunu ekmeklik buğday ve makarnalık buğday takip etmiştir. Araştırmada kuru şartlarda yetiştirilen Gerek 79, Kunduru 1149 ve Karatay 94 sulu şartlarda yetiştirilen çeşitlerden daha uzun kök sistemine sahip olurken, bu durum sapa kalkma döneminde çeşitlerin kuraklığa toleranslarında önemli bir özellik olabilir. Bir önceki gelişim dönemlerine göre, kök uzunluğu artışı makarnalık buğday genotiplerinde daha yüksek olurken, bunu ekmeklik buğday ve arpa genotipleri takip etmiştir. Hasat olum döneminde, kuru şartlarda yetiştirilen makarnalık buğday ve arpa çeşitlerinin sulu çeşitlere göre kök uzunluğu artışı daha fazla olmuştur. Sapa kalkma döneminden farklı olarak, hasat olum döneminde makarnalık buğday ekmeklik buğday ve arpadan daha uzun kök sistemine sahip olmuştur. Sapa kalkma ve Çiçeklenme sonu dönemi arasında genotiplerin ortalama sekonder kök sayısındaki artış %48.96 olmuş ve en yüksek değer %82.95 ile arpada tespit edilmiştir. Kuru şartlarda yetiştirilen genotiplerin sapa kalkma döneminde sekonder kök sayısı, ekmeklik buğday ve arpada daha yüksek olurken, hasat olum döneminde ise ekmeklik buğday ve makarnalık buğdayda daha yüksek olmuştur. Araştırma sonuçlara göre, gelişim dönemlerine bağlı olarak sekonder kök sayısı ve kök uzunluğu açısından genotipler arasında önemli farklılıkların olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, makarnalık buğdaylardan özellikle Kunduru 1149’un, kuru şartlarda derin köklü yeni çeşitlerin eldesi amacıyla ıslah çalışmalarında kullanılabileceği ortaya konmuştur. Arazi şartlarında ise toprakta köklerin derine ilerlemesini engelleyen taban sıkışması gibi durumların ortadan kaldırılması ile bitkiler daha derin tabakalardan su ve besin maddelerini alabilmeleri verim ve kalite açısından avantajlı olacaktır. Araştırmada bilinenin aksine, arpa köklerinin yüzlek gelişmediği, buğday kökleri kadar kök yapısına sahip olduğu ortaya konmuştur

Keywords

Ekmeklik ve makarnalık buğday, arpa, gelişme dönemi, kök uzunluğu, sekonder kök sayısı

References

• Burström, H. G., 1963. The physiology of plant roots. In Baker, K. F. and Snyder, W. C. (eds.). Ecology of soil–borne plant pathogens., pp. 154–166. Murray, London, 1965.
• Pinthus, M.J., 1969. Tillering and coronal root formation in some common and durum wheat varieties. Crop Sci., 9:267–272.
• Gregory P.J., 1976, The growth and activity of wheat root systems. Ph.D. Thesis, Soil Science Department, England, 1–174. of Nottingham,
• Smika, D.E., Grabouski, P.H., 1976. Anhydrous ammonia applications during fallow for winter wheat production. Agron. J., 68: 919–922.
• Passioura, J.B., 1983. Roots and drought resistance. Agricultural Water Management 7, 265–280.
• Lu, N., Barber, S. A., 1985. Phosphorus uptake rate and growth characteristics of wheat roots. Journal of Plant Nutrition, 8: 449–456.
• Glinski, J., Lipiec, J., 1990. Soil physical conditions and plant roots. CRC Press. Boca Raton, Florida.
• Barraclough, P. B. Weir, A. H., Kuhlmann, H., 1991. Factors affecting the growth and distribution of winter wheat roots under UK field conditions. Developments in Agricultural and Managed–Forest Ecology, 24: 410–441.
• Selçuk, F., 1994. Ekmeklik buğdaylarda (Triticum aestivum L. Em Thell) kök ve toprak büyümesi ve bunlar arasındaki ilişkiler. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1–58, Adana.
• Araki, H., Lijima, M., 2001. Deep rooting in winter wheat: rooting nodes of deep roots in two cultivars with deep and shallow root systems. Plant Production Science, 4:215–219.
• Hoad, S., Russell, G., Lucas, M.E., Bingham, I.J., 2001. The management of wheat, barley and oat root systems. Advances in Agronomy, 74:193– 246.
• Reynolds, M.P., Ortiz–Monasterio, J.I., McNab, A., 2001. Application of Physiology in Wheat Breeding. D.F. CIMMYT. Mexico.
• Manske, G.G.B. and Vlek, P.L.G., 2002. Root architecture – Wheat as o model plant. p. 249 – 260. In: Waisel, Y., Eshel, A., Kafkafi, U. (ed.): Plant roots: The hidden half. Marcel Dekker Inc., New York, 1120 p.
• Hoad, S.P., Russell, G., Kettlewell, P.S., Belshaw, M., 2004. Root system management in winter wheat: practices to increase water and nitrogen use. Project Report NO. 351, The Home–Grown Cereals Authority, 1-143.
• Ulukan, H., Kün, E., 2007. Effect of between and on row distance of first development, tillering, yield and yield components in wheat cultivars (Triticum sp.). Pakistan Journal of Biological Sciences, 10: 4354–4364.
• Bertholdsson, N.O., Brantestam, A.K., 2009. A century of Nordic barley breeding–effects on early vigour root and shoot growth, straw length, harvest index and grain weight. Europ. J. Agronomy, 30: 266–274.
• Geçit, H.H., Çiftçi, C.Y., Emeklier, H.Y., İkincikarakaya, S., Adak, M.S., Kolsarıcı, Ö., Ekiz, H., Altınok, S., Sancak, C., Sevimay, C.S., Kendir, H., 2009. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Ankara.
• Sayar, R., Khemira, H., Kharrat, M., 2010. Inheritance of deeper root length and grain yield in half– diallel durum wheat (Triticum durum) crosses. Ann. Appl .Biol., 151: 213–220.
• Palta, J.A., Chen, X., Milroy, S.P., Rebetzke, C.G.J., Dreccer, M.F., Watt, M., 2011. Large root systems: are they useful in adapting wheat to dry environments?. Functional Plant Biology, 38: 347-354.
• Botwright Acuna, T.L. and Wade, R.J., 2012, Genotype × environment interactions for root depth of wheat. Field Crops Research, 137: 117–125.
• Zhang, X. and Hu, C., 2013, Root growth and distribution in relation to different water levels. Capter 3 at enhancing understanding and quantification of soil–root growth ınteractions. Dennis Timlin and Laj R. Ahuja (ed.), Advances in Agricultural Systems Modeling, Volume 4.