Bitki Gelişimini Teşvik Eden Bakteri Uygulamalarının Kuraklık Stresi Koşullarında Yetiştirilen Aynısafa (Calendula officinalis L.) Bitkisinin Bazı Büyüme Parametreleri ile Fizyolojik Özellikleri Üzerine Etkisi

Öz

Tıbbi özellikteki bitkiler arasında önemli bir yeri olan Calendula officinalis L. bitkisi farmakoloji, gıda, süs bitkisi ve kozmetik endüstrisinde değerlendirilmektedir. Son dönemlerde yapılan çalışmalarda aynısafa bitkisinin kullanım alanlarının gittikçe yaygınlaştığı fakat yaygın kullanımına rağmen ticari olarak üretiminin oldukça sınırlı olduğu bilinmektedir. Tarımsal üretimde önemli bir abiyotik stres faktörü olan kuraklık stresine karşın verim ve kalitede düşüşleri en aza indirmek amacıyla BGUB (bitki gelişimini uyaran kök bakterileri) uygulamaları ön plana çıkmıştır. Yapılan bu çalışmada, BGUB (B0: Bakterisiz ortam (kontrol), B1; Azospirillum lipoferum, B2: Bacillus megaterium, B3: Chlorella saccharophila) uygulamalarının, kuraklık stresi koşullarında (normal sulama (K1), ½ azaltılmış (K2) ve ¾ azaltılmış (K3)) yetiştirilen C. officinalis bitkisinin bazı büyüme parametreleri ile fizyolojik değişimleri üzerindeki etkilerinin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Çalışma 8/16 saatlik karanlık/aydınlık fotoperiyotta, 25 oC sıcaklık ve % 65 neme sahip olan kontrollü şartlardaki iklim odasında yürütülmüştür. Tohumlar 28.05.2020 tarihinde ekilmiş olup tesadüf parselleri deneme deseninde ve 3x4 faktöriyel düzende varyans analizine tabi tutulmuştur. Çalışmada, BGUB (B0: Bakterisiz ortam (kontrol), B1; Azospirillum lipoferum, B2: Bacillus megaterium, B3: Chlorella saccharophila) uygulamalarının, kuraklık stresi koşullarında (normal sulama (K1), ½ azaltılmış (K2) ve ¾ azaltılmış (K3)) yetiştirilen C. officinalis bitkisinin bazı büyüme parametreleri ile fizyolojik değişimleri üzerindeki etkilerinin tespit edilmesi amaçlanmıştır. İncelenen parametreler göz önüne alındığında kuraklık uygulamalarının gövde uzunluğu (K1: 11.1 cm), kök yaş (K1: 1.06 g) ve kuru (K1: 0.17 g) ağırlığı, gövde yaş ağırlığı (K1: 7.26 g), yaprak alanı (K1: 7.81 cm2) ve sıcaklığı (K3: 27.7 oC), epidermal hücre sayısı (K1: 593.16 adet/mm2) ve stoma özelliklerinin tamamı istatistiksel olarak önemli görülmüştür. Bakteri uygulamalarında istatistiksel olarak gövde uzunluğu (B1: 11.0 cm), kök yaş (B1: 0.89 g) ağırlığı, gövde yaş (B1: 6.09 g) ağırlığı, epidermal hücre sayısı (B1: 672.88 adet/mm2), stoma boyu (B1: 32.71 µ), ve yoğunluğunun (B1: 11.06 adet/mm2) önemli olduğu belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Fizyolojik değişim
• Kuraklık stresi
• PGPR
• Stoma
• Tıbbi bitki

The Effect of Plant Growth Promoting Rhizobacteria Applications on Some Growth Parameters and Physiological Properties of Marigold (Calendula officinalis L.) Plant Grown under Drought Stress Conditions

Abstract

Calendula officinalis L. species, which has an important place among medicinal plants, is used in the pharmacology, food, ornamental plant, and cosmetics industry. In recent studies, It is known that the usage areas of marigold have become increasingly widespread, but despite this widespread use, the species is quite limited of commercial production. Against drought stress, which is an important abiotic stress factor in agricultural production, BGUB (plant growth-promoting rhizobacteria) applications have come to the fore in order to minimize the decrease in yield and quality. In this study, it is aimed to determine the effects of PGPR (B0: Bacteria-free environment (control), B1; Azospirillum lipoferum, B2: Bacillus megaterium, B3: Chlorella saccharophila) applications on some growth parameters and physiological changes of C. officinalis plant grown under drought stress (normal irrigation (K1), reduced ½ (K2) ve reduced ¾ (K3)) conditions. The study was carried out in a controlled climate room with a temperature of 25oC and a humidity of 65% in a dark/light photoperiod of 8/16 hours. Seeds were sown on 28.05.2020 and were subjected to analysis of variance in randomized plot design and 3x4 factorial design. In this study, it is aimed to determine the effects of BGUKB (B0: Bacteria-free environment (control), B1; Azospirillum lipoferum, B2: Bacillus megaterium, B3: Chlorella saccharophila) applications on some growth parameters and physiological changes of C. officinalis plant grown under drought stress (normal irrigation (K1), reduced ½ (K2) ve reduced ¾ (K3)) conditions. Considering the parameters examined, drought applications were found to be statistically significant in terms of stem length (K1: 11.1 cm), root fresh (K1: 1.06 g) and dry (K1: 0.17 g) weight, stem fresh (K1: 7.26 g) weight, leaf area (K1: 7.81 cm2) and temperature (K3: 27.7 oC), epidermal cell number (K1: 593.16 number/mm2 and all stomatal characteristics. In conclusion, bacteria applications showed a significant impact on some of the characters like stem length (B1: 11.0 cm), root fresh (B1: 0.89 g) weight, stem fresh (B1: 6.09 g) weight, epidermal cell number (B1: 672.88 number mm-2), stoma length (B1: 32.71 µ) and density (B1: 11.06 number (mm2).

Keywords

• Physiological change
• Drought stress
• PGPR
• Stoma
• Medicinal plant

References

1. Acıbuca, V. and Budak D.B. (2018). Dünya’da ve Türkiye’de tıbbi ve aromatik bitkilerin yeri ve önemi. Çukurova Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi., vol. 33, no. 1, p. 37-44.
2. Akçay, E., Eşitken, A. (2016). MM106 anacına ve üzerine aşılı golden delicious elma çeşidine tuz stresinin etkileri. Selçuk Tarım Bilimleri Dergisi, 3(2):228-232.
3. Altunkaynak, A. Ö. (2018). Fasulyede (Phaseolus vulgaris L.) farklı azot dozlarının ve bakteri aşılamasının tane verimi ve verim özellikleri üzerine etkileri. (Doctoral dissertation, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü).
4. Anonim, (2020). https://www.baka.org.tr/uploads/1357649536tibbi-ve-aromatik-bitkiler-sektor-raporu-5aralik.pdf. Erişim tarihi: 10.01.2020.
5. Anyia, A.O., Herzog, H., 2004. Genotypic variability ın drought performance and recovery in cowpea under controlled environment. J. Agronomy& Crop Science, 190: 151-159
6. Aşık, F. F., & Arıoğlu, H. (2018). Ana ürün yerfıstığı tarımında bakteri (Rhizobium sp.) ve azotlu gübre uygulamalarının bazı tarımsal ve kalite özellikleri üzerine etkisi. Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 36-2.
7. Bahereh, K. A. (2020). Çinko (Zn+2) toksisitesi koşullarında aynısefa (Calendula officinalis) bitkisinin morfolojik ve fizyolojik değişimlerinin ve fitoremediasyon potansiyelinin belirlenmesi. (Yüksek lisans tezi), Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
8. Bat, M., Tunçtürk, R., Tunçtürk, M. (2020). Ekinezya (Echinacea purpurea L.) bitkisinde kuraklık stresi ve deniz yosunu uygulamalarının bazı fizyolojik parametreler üzerine etkisi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 23(1), 99-107.

9. Bolat, İ., & Kara, Ö. (2017). Bitki besin elementleri: Kaynakları, işlevleri, eksik ve fazlalıkları. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 19(1), 218-228.
10. Bulut, N., 2013, Aşılı Aşısız Koşullarda Fasulyede (Phaseolus vulgaris L.) organik gübrelerin verim ve verim öğeleri üzerine etkisi, Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, 47.
11. Costa, J. A. V., Morais, M.G. (2014). An open pond system for microalgal cultivation. Editors: Pandey A, Lee DJ, Chisti Y, Soccol CR. Biofuels from Algae, 1-22, Oxford, UK, Elsevier.
12. Çağlar, S., Sütyemez, M., Bayazıt, S. (2004) Seçilmiş bazı ceviz (Juglan sregia) tiplerinin stoma yoğunlukları. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 17(2): 169-174.
13. Çınar, N., Aydinşakir, K., Dinç, N., Büyüktaş, D., &Işık, M. (2016). Yerfıstığında (Arachis hypogaea L.) su stresinin stoma özellikleri üzerine etkisi. Mediterranean Agricultural Sciences, 29(2).
14. Çömlekçioğlu, N., & Şimşek, M. (2017). Kontrollü kısıtlı sulamanın biber (Capsicum annuum L.) verim ve verim bileşenlerine etkileri. Akademik Ziraat Dergisi, 6, 297-304.
15. Düzgüneş 0., Kesici, T., Koyuncu, O., Gürbüz, F. 1987. Araştırma ve deneme metotları. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, No:1021.295-381.
16. Earle, F. R., Miklojajczak, K. L. and Wolf, I. A. (1964). Search for new industrial oils: X seed-oils of the Calendula. J. Am. Oil Chem. Soc., 41: 345–347.
17. Ebcioğlu, N. (2013) 100 Şifalı Bitki 100 Şifalı İçecek, Omega Yayınları.
18. Ergün, O., Daşgan, Y. H. & Işık, O. (2010). Su kültüründe yetiştirilen kıvırcık marul bitkisinde mikroalg (Chlorella vulgaris) uygulamasının etkileri. 9. Ulusal Sebze Tarımı Sempozyumu, Bildiriler: 12-14 Eylül 2012, Konya, s. 330-334
19. Göktaş, Ö., & Gıdık, B. (2019). Tıbbi ve aromatik bitkilerin kullanım alanları. Bayburt Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2(1), 145-151.
20. Jacoud, C., Faure, D., Wadoux, P., Bally, R. (1998). Development of a strain-specific probe to follow inoculated Azospirillum lipoferum CRT1 under field conditions and enhancement of maize root development by inoculation. FEMS Microbiol. Ecol. 27, 43-51.
21. Janiak, A., Kwaśniewski, M., and Szarejko, I. (2015). Gene expression regulation in roots under drought. Journal of Experimental Botany, vol. 67, no. 4, pp. 1003- 1014.
22. Kalas, M. (2016). Eskişehir çevresinde yetişen bazı Calendula l. türleri üzerinde farmasötik botanik ve fitokimyasal araştırmalar. (Yüksek Lisans tezi), Eskişehir Anadolu Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü.
23. Kuşvuran, Ş., & Abak, K. (2012). Kavun genotiplerinin kuraklık stresine tepkileri. Ç.Ü Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:28-5.
24. Kuşvuran, Ş., Daşgan, H.Y., Abak, K. (2008). Farklı bamya genotiplerinin kuraklık stresine tepkileri. VII. Sebze Tarımı Sempozyumu, 26-29 Ağustos, Yalova.
25. Kusvuran, S., Ellıaltıoğlu, S., Abak, K., Yasar, F. (2007). Responses of some melon (Cucumis sp.) genotypes to salt stress. journal of agricultural sciences. Ankara University Faculty Of Agriculture. 13 (4), 395- 404.
26. Kutsal, İ. K. (2017). Bitki büyümesini arttırıcı bazı rhizobakteri türlerinin sulu ve susuz koşullarda yetiştirilen kavunlarda bitki gelişimi ve meyve kalitesi üzerine etkileri (Master's thesis), İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
27. Liu, C., Liu, Y., Guo, K., Fan, D., Li, G., Zheng, Y., Yu, L., and Yang, R. (2011). Effect of drought on pigments, osmotic adjustment and antioxidant enzymes in six woody plant species in karst habitats of southwestern china, Environmental and Experimental Botany, vol. 71, no. 2, pp. 174-183.
28. Maghsoudi, K., Maghsoudi, A. (2008). Analysis of the effects of stomatal frequency and size on transpiration and yield of wheat (Triticum aestivum L.). American Eurasian Journal of Agriculture and Environmental Sciences 3(6): 865-872.
29. Maranki, A. (2012) Şıfalı Bitkiler, Hayat Yayın Grubu, İstanbul.
30. Mehri, N., Fotovat, R., Saba, J., Jabbari, F. (2009) Variation of stomata dimensions and densities in tolerant and susceptible wheat cultivars under drought stress. Journal of Food Agriculture & Environment 7(1): 167-170.
31. Meidner H, & Mansfield TA, 1968. Physiology of Stomata. Physiology of stomata. 1968 pp.179 pp. ref.Bibl. 177.
32. Nalçaiyi, A. S. B., (2018). Ayçiçeği (Helianthus annuus L.) genotiplerinde kuraklığa dayanıklılığın fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler düzeyde incelenmesi. Doktora tezi, Hacettepe Üniversitesi.
33. Obanda, M., & Owuor, P. O. (1997). Flavanol composition and caffeine content of green leaf as quality potential indicators of Kenyan black teas. Journal of the Science of Food and Agriculture, 74, 209-215.
34. Özenç, D. B., &, Şen, Ö. (2017). Farklı gelişim dönemlerinde uygulanan deniz yosunu gübresinin domates bitkisinin gelişim ve bazı kalite özelliklerine etkisi. Akademik Ziraat Dergisi, 6, 235-242.
35. Özteki̇n, G, Tüzel, Y, Tüzel, Y, Ece, M, Ece, M. (2015). Fosfat çözücü bakteri aşılamalarının sera domates yetiştiriciliğinde bitki gelişimi, verim ve meyve kalitesi üzerine etkileri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 25 (2) , 148-155. DOI: 10.29133/yyutbd.236367 .
36. Pirasteh‐Anosheh, H., Saed‐Moucheshi, A., Pakniyat, H., and Pessarakli, M. (2016). Stomatal responses to drought stress, water stress and crop plants: A Sustainable Approach, 2 Volume Set, pp. 24,
37. Poonam, R. B., Handa, N., Kaur, H., Rattan, A., and Bali, S. (2016). Sugar Signalling in plants: a novel mechanism for drought stress management, P. Ahmad (eds), Chichester: John Wiley & Sons, Ltd, pp. 287-302.
38. Samancıoğlu, A., Yıldırım, E., & Şahin, Ü. (2016). Bitki gelişimini teşvik eden rizo bakteri uygulamalarının farklı sulama seviyelerinde yetiştirilen lahanada fide gelişimi, bazı fizyolojik ve biyokimyasal özellikler üzerine etkisi. Tarım ve Doğa Dergisi, 19(3), 332.
39. Sarma, R.K., Saikia, R. (2014). Alleviation of drought stress in mung bean by Strain Pseudomonas aeruginosa GGRJ21. Plant Soil, 377:111-126.
40. Sharm, S and Vig. P.A. (2013). Evaluation of in vitro antioxidant properties of methanol and aqueous extracts of Parkinsonia aculeata L. leaves, The Scientific World Journal, 1-7.
41. Sarker, B. C., Hara, M. (2011) Effects of elevated CO2 and water stress on the adaptation of stomata and gas exchange in leaves of eggplants (Solanum melongena L.). Bangladesh Journal of Botany 40(1): 1-8.
42. Şelem, E., Nohutçu, L., Tunçtürk, R., & Tunçtürk, M. (2020). Bazı Allium Türlerinin Morfolojik Ölçümleri, Stoma ve Polen Özellikleri ile Polen Canlılığının Belirlenmesi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 30(Ek sayı (Additional issue)), 882-889.
43. Tanker N., Koyuncu, M., Coskun, M. (2007) Farmasötik Botanik, Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları no:93.
44. Tuteja, N., Gill, S. S., and Tuteja, R. (2011). Plant Responses to Abiotic Stresses: Shedding Light on Salt, Drought, Cold and Heavy Metal Stress, Omics and Plant Abiotic Stress Tolerance, pp. 39-64.
45. Vassilev, N., Fenice, M., Federici, F. (1996). Rock phosphate solubilization with gluconic acid produced by immobilized Penicillium variable P16. Biotec Tech. 10:585-588.
46. Yasmin, H., Bano, Samiullah, A. (2013). Screening of PGPR isolates from semi-arid region and their implication to alleviate drought stress. Pak. J. Bot., 45:51-58.
47. Yolcu, H., Güneş, A., Güllap, M.K., Çakmakçı, R. (2012). Effects of plant growth-promoting rhizobacteria on some morphologic characteristics, yield and quality contents of Hungarian vetch. Turkish Journal of Field Crops 17(2):208-214.
48. Zhao, T.-J., Sun, S., Liu, Y., Liu, J. M., Liu, Q., Yan, Y. B., and Zhou, H. M. (2006). Regulating the drought-responsive element (dre)-mediated signaling pathway by synergic functions of trans-active and trans-inactive dre binding factors in Brassica napus, Journal of Biological Chemistry, vol. 281, no. 16, pp. 10752-10759.