Pamuk (Gossypium hirsutum L. ) çeşitlerinde kuraklık stresi etkilerinin fizyolojik olarak incelenmesi / A physiological research on the effects of drought stress on cotton (Gossypium hirsutum L.) genotypes

Abstract

Pamuk (Gossypium hirsutum L.) bitkisine ait 9 farklı genotipin kuraklık stresi toleransı araştırılmıştır. 32 günlük pamuk genotiplerine %10'luk ve %20'lik PEG (Polyethylene glycol) 6000 uygulanarak kuraklık stresi oluşturulmuştur. Kuraklık stresinin kök ve gövde boyu, taze ve kuru ağırlıkları gibi büyüme parametreleri ile yaprak nispi su içeriği, yaprak dokularındaki total klorofil miktarı, besin elementleri içerikleri, fotosentetik verim, iyon sızıntısı, toplam fenolik madde, çözünür karbonhidrat ve çözünür protein miktarları, lipid peroksidasyon düzeyi, katalaz ve glutatyon redüktaz aktivitelerinde meydana getirdiği değişimler incelenmiştir. Yapılan analizler neticesinde, pamuk genotiplerinden ADN P 01, DİCLE 2002, DP 499, DP 396 ve BA 119'un orta derecede kuraklığa toleranslı olduğu söylenebilir. Ayrıca KARTANESİ, STONEVİLLE 468, GWTEKS ve ŞAHİN 2000'in diğer genotiplere göre kuraklık stresine daha belirgin metabolik yanıtlar verdiği söylenebilir. CAT aktivitesinin genel olarak %10'luk PEG (Polyethylene glycol) 6000 uygulanan grupta kontrol grubuna göre artış gösterdiği, fakat %20'lik PEG (Polyethylene glycol) 6000 uygulanan grupta kontrol grubuna göre azaldığı görülmüştür. GR aktivitesinin kuraklık stresi düzeyine bağlı olarak pamuk genotiplerinin genelinde azaldığı fakat ADN P-01 ve STONEVİLLE 468 genotiplerinde %20 PEG (Polyethylene glycol) 6000 uygulamasına bağlı olarak arttığı görülmüştür. Özellikle KARTANESİ, STONEVİLLE 468, GWTEKS ve ŞAHİN 2000 genotiplerinin stres grupları arasındaki değişimlerin az ve benzer olması ve bu genotiplerin yapraklarındaki lipid peroksidasyon düzeyi ve iyon sızıntısı artarken toplam klorofil miktarı ve fotosentetik verimin stres durumundan fazla etkilenmemesi, pamuk bitkisinin kuraklık stresine karşı gösterdiği bir direnç mekanizması olabilir. Ayrıca normal koşullarda adaptasyonu yüksek olan pamuk bitkisinin kuraklık stresi altında total çözünür karbonhidrat biriktirmesi de pamuk genotiplerinin hücresel osmoregülasyonun ayarlanmasını sağlayan aktif bir mekanizmanın varlığını gösterebilir. ANAHTAR KELİMELER: Kuraklık stresi, pamuk (Gossypium hirsutum L.), lipit peroksidasyonu, katalaz, glutatyon redüktazii Drought tolerance of nine different varieties of cotton (Gossypium hirsutum L.) genotypes was investigated in this study. Drought stress was initiated by applying different concentrations of PEG (Polyethylene glycol) 6000 to 32-day old plants. Effects of drought stress on cotton plants were examined by evaluating growth parameters such as lengths of roots and shoots and their fresh and dry weights, leaf relative water content, elemental analysis, total chlorophyll content, photosynthetic efficiency, ion leakage, total phenolics, soluble carbohydrate and soluble protein contents, lipid peroxidation level and activities of catalase and glutathione reductase enzymes. According to the results of this study, ADN P-01, DİCLE 2002, DP 499, DP 396 and BA 119 seemed to have medium level of drought tolerance while KARTANESİ, STONEVİLLE 468, GWTEKS and ŞAHİN 2000 genotypes were more responsive to drought stress. CAT activity in leaves of ADN P-01 and DP 396 genotypes was slightly increased after 10% PEG (Polyethylene glycol) 6000 exposure in comparison to control. However, 20% PEG (Polyethylene glycol) 6000 treatment decreased CAT activity of DP 396 and ŞAHİN 2000. GR activities generally decreased by drought stress whereas it was enhanced in leaves of ADN P-01 and STONEVİLLE 468 by 20% PEG (Polyethylene glycol) 6000 treatment. Slight and similar changes in the responses of especially KARTANESİ, STONEVİLLE 468, GWTEKS and ŞAHİN 2000 against drought and no significant change in their total chlorophyll content and photosynthetic efficiency in spite of increased lipid peroxidation level and ion leakage might suggest a tolerance mechanism of cotton plants against drought stress. Increased total soluble carbohydrate level under water-limited conditions might also indicate the presence of an active mechanism for maintaining cellular osmoregulation in cotton which is highly adaptable under normal conditions. KEYWORDS: Drought stress, cotton (Gossypium hirsutum L.), lipid peroxidation, catalase, glutathione reductase