T.C.
DÜZCE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
KURAKLIK STRESİNE MARUZ BIRAKILAN KAYACIK (Ostrya
carpinifolia Scop.) FİDANLARINDA MORFOLOJİK, FİZYOLOJİK
VE BİYOKİMYASAL DEĞİŞİMLERİN ARAŞTIRILMASI
ÇİĞDEM YILMAZ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
ORMAN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
DANIŞMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEMSETTİN KULAÇ
T.C.
DÜZCE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
KURAKLIK STRESİNE MARUZ BIRAKILAN KAYACIK (Ostrya
carpinifolia Scop.) FİDANLARINDA MORFOLOJİK, FİZYOLOJİK
VE BİYOKİMYASAL DEĞİŞİMLERİN ARAŞTIRILMASI
Çiğdem YILMAZ tarafından hazırlanan tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Mühendisliği Anabilim Dalı’nda YÜKSEK
LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir. Tez Danışmanı
Dr. Öğr. Üyesi Şemsettin KULAÇ Düzce Üniversitesi
Jüri Üyeleri
Dr. Öğr. Üyesi Şemsettin KULAÇ
Düzce Üniversitesi _____________________ Doç Dr. Hakan ŞEVİK
Kastamonu Üniversitesi _____________________ Dr. Öğr. Üyesi Hülya TORUN
Düzce Üniversitesi _____________________
BEYAN
Bu tez çalışmasının kendi çalışmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aşamalarda etik dışı davranışımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalışmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalışılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranışımın olmadığını beyan ederim.
05 Mart 2019
(İmza)
TEŞEKKÜR
Yüksek lisans öğrenimim ve bu tezin hazırlanması süresince gösterdiği her türlü destek ve yardımdan dolayı çok değerli hocam. Dr. Öğr. Üyesi Şemsettin KULAÇ ve Dr. Öğr. Üyesi Ali Kemal ÖZBAYRAM’a en içten dileklerimle teşekkür ederim.
Bu çalışma boyunca yardımlarını ve desteklerini esirgemeyen sevgili aileme ve çalışma arkadaşlarıma da sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
İÇİNDEKİLER
Sayfa No
ŞEKİL LİSTESİ ... vii
ÇİZELGE LİSTESİ ... viii
KISALTMALAR ... ix
SİMGELER ... x
ÖZET ... xi
ABSTRACT ... xii
1.
GİRİŞ ... 1
1.1.GENELBİLGİLER ... 1 1.2.LİTERATÜRÖZETİ ... 3 1.2.1. Kayacığın Tanıtımı... 31.2.2. Bitkiler İçin Stres Faktörleri ... 8
1.2.3. Kuraklık Stresinin Bitkiler Üzerindeki Etkisi ... 9
1.2.4. Kuraklık Stresinin Bitkilerin Morfolojik, Fizyolojik ve Biyokimyasal Karakterleri Üzerine Etkisi ile İlgili Literatür Özetleri ... 12
1.2.5. Çalışma Konusu İle İlgili Literatür Özetleri ... 14
2.
MATERYAL VE YÖNTEM ... 20
2.1.MATERYAL ... 20
2.1.1. Tohumların Temini ... 20
2.1.2. Katlama ve Çimlendirme Çalışmaları ... 21
2.2.YÖNTEM ... 22
2.2.1. Kuraklık Stresine Maruz Bırakılan Kayacık Fidanlarının Bazı Morfolojik Karakterlerin Ölçülmesi ... 22
2.2.2. Kuraklık Stresine Tabi Tutulan Fidanlarda Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Karakterlerin Ölçülmesi... 22
2.2.2.1. Ksilem Su Potansiyelindeki Oluşan Dönemsel Değişmelerin Belirlenmesi ...22
2.2.2.2. Prolin Tayini Ölçümleri ...23
2.2.2.3. Toplam Çözünebilir Karbohidrat Tayini...24
2.2.2.4. Klorofil Konsantrasyon İndeksi Tayinleri (CCI) ...25
2.2.2.5. Stoma İletkenliği ...25
2.3.İSTATİSTİKANALİZLER ... 26
3.
BULGULAR ... 27
3.1.KURAKLIKSTRESİNEMARUZBIRAKILANKAYACIK FİDANLARININMORFOLOJİKÖZELLİKLERİNEİLİŞKİNBULGULAR 27 3.1.1. Fidan Boylarına İlişkin Bulgular ... 27
3.1.2. Fidan Çaplarına İlişkin Bulgular ... 29
3.2.KURAKLIKSTRESİNEMARUZBIRAKILANKAYACIK
FİDANLARININBAZIFİZYOLOJİKVEBİYOKİMYASALDEĞİŞMELERE
İLİŞKİNBULGULAR ... 31
3.2.1. Bitki Su Potansiyellerine (BSG) İlişkin Bulgular ... 31
3.2.2. Prolin Miktarlarına İlişkin Bulgular ... 32
3.2.3. Toplam Çözülebilir Karbonhidrat Miktarının Mevsimsel Değişimine İlişkin Bulgular ... 33
3.2.4. Klorofil Konsatrasyonu İndeksi (CCI) Değerlerine Ait Bulgular ... 34
3.2.5. Stomatal İletkenliklere İlişkin Bulgular... 35
4.
TARTIŞMA ... 37
5.
SONUÇ VE ÖNERİLER ... 41
6.
KAYNAKLAR ... 43
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 1.1. Ostrya carpinifolia Scop.’nın Dünya üzerinde yayılışı. ... 4
Şekil 1.2. Ostrya carpinifolia Scop.’nın yayılışı, Davis’in kare sistemi (Davis, 1969). ... 5
Şekil 2.1. Kayacığın Türkiye’deki doğal yayılış alanları ve tohum toplanan popülasyonlar. ... 21
Şekil 3.1. Fidan boylarının popülasyonlara göre dağılımı. ... 28
Şekil 3.2. Fidan boylarının sulama gruplarına göre dağılımı. ... 28
Şekil 3.3. Fidan kök boğazı çaplarının popülasyonlara göre dağılımı. ... 29
Şekil 3.4. Fidan kök boğazı çaplarının sulama gruplarına göre dağılımı. ... 30
Şekil 3.5. Toplam biyokütlenin popülasyonlara göre dağılımı. ... 31
Şekil 3.6. Toplam biyokütlenin sulama gruplarına göre dağılımı. ... 31
Şekil 3.7. Kuraklığa maruz bırakılan farklı popülasyonlardan alınan Ostrya carpinifolia Scop. yapraklarında su potansiyelinin mevsimsel değişimi. ... 32
Şekil 3.8. Kuraklığa maruz bırakılan farklı opopülasyonlardan alınan Ostrya carpinifolia Scop. yapraklarında prolin miktarının mevsimsel değişimi. ... 33
Şekil 3.9. Kuraklığa maruz bırakılan farklı popülasyonlarından alınan Ostrya carpinifolia Scop. yapraklarında toplam karbonhidrat miktarının mevsimsel değişimi. ... 34
Şekil 3.10. Kuraklığa maruz bırakılan farklı popülasyonlardan alınan Ostrya carpinifolia Scop. yapraklarında klorofil konsatrasyonu indeksinin mevsimsel değişimi. ... 35
Şekil 3.11. Kuraklığa maruz bırakılan farklı popülasyonlardan alınan Ostrya carpinifolia Scop. yapraklarında stomatal iletkenliğin mevsimsel değişimi. ... 36
ÇİZELGE LİSTESİ
Sayfa No Çizelge 1.1. Yeryüzündeki bitkiler üzerinde doğal ve insan kaynaklı oluşabilecek
stres faktörlerinin sınıflandırılması (Pedrol, 2006)... 8
Çizelge 2.1. Çalışılan Popülasyonlara İlişkin Bazı Özellikler ... 20
Çizelge 3.1. Fidan boylarına ilişkin Varyans analizi ve Duncan testi sonuçları. ... 27
Çizelge 3.2. Fidan çaplarına ilişkin Varyans analizi ve Duncan testi sonuçları. ... 29
KISALTMALAR
BSG Bitki su gerilimi
CCI Klorofil konsantrasyon indeksi
FB Fidan boyu
ISTA Uluslararası Tohum Test Birliği
SİMGELER
cm Santimetre gr Gram ha Hektar Kl Klorofil m Metre mg MiligramÖZET
KURAKLIK STRESİNE MARUZ BIRAKILAN KAYACIK (Ostrya carpinifolia Scop.) FİDANLARINDA MORFOLOJİK, FİZYOLOJİK VE BİYOKİMYASAL
DEĞİŞİMLERİN ARAŞTIRILMASI
Çiğdem YILMAZ Düzce Üniversitesi
Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi
Danışman: Dr. Öğr. Üyesi Şemsettin KULAÇ Mart 2019, 51 sayfa
Kuraklık ve kuraklığın oluşturduğu stres bitkilerde morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal birçok değişikliğe neden olmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye’de doğal yayılış gösteren kayacığın bazı popülasyonlarından (Antalya-Finike, Erzurum-İspir, Düzce-Yığılca, Adana-Saimbeyli, Antalya-Akseki, Sinop-Duvarsöküğü ve Kastamonu-Şehdağ) elde edilen tohumlardan yetiştirilen 1+0 yaşındaki fidanlara 3 farklı su stresi uygulanmış (haftada 2 kez sulanan, haftada 1 kez sulanan, 2 haftada bir kez sulanan) ve bazı morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal parametreler mevsimsel (Haziran, Temmuz, Ağustos, Eylül ve Ekim aylarında 5 kez ölçülmüştür) olarak incelenerek kuraklığa karşı daha dayanıklı popülasyonlar belirlenmeye çalışılmıştır. Su stresi uygulanmış ve her ay tekrarlanan ölçümlerde, 3 farklı sulama rejiminden ve 7 farklı popülasyonun her birinden rastgele seçilen 3’er adet fidanda ölçüm yapılmış ve her ölçüm için 63 fidan kullanılmıştır. Çalışmada morfolojik (fidan boyu, çapı ve toplam biyokütle), fizyolojik (su potansiyeli ve stoma iletkenliği), biyokimyasal (toplam çözülebilir şeker, prolin) parametreler ölçülmüştür. Morfolojik sonuçlar incelendiğinde popülasyonlar arasında Adana-Saimbeyli ve Antalya-Finike popülasyonlarının diğer popülasyonlara göre boy uzamasının en az olduğu görülmüştür. Su stresinin toplam biyokütleye etkisi izlendiğinde ölçümlerde en az ölçülen popülasyonlar iki haftada bir sulanan grupta diğer sulama gruplarına göre Adana-Saimbeyli ve Antalya-Finike popülasyonlarında en yüksek görülmüştür. Çalışmadaki su potansiyelleri ölçüldüğünde iki haftada bir sulanan grupta bitki su geriliminin en yüksek Adana-Saimbeyli ve Antalya-Akseki popülasyonlarında ölçülmüştür. Su stresi uygulanan gruplarda ise en yüksek çözülebilir şeker ve prolin miktarları iki haftada bir sulama yapılan grupta ve tüm aylarda en yüksek ölçülmüştür. Klorofil konsantrasyon indeksi ölçümlerinde en düşük ay Ağustos ayı olup, kuzey lokasyonlu popülasyonlarda yüksek değerler ölçülürken, güney lokasyonlu popülasyonlarda düşük değerler ölçülmüştür. Sulamaya bağlı olarak stomalardaki iletkenliğin ise iki haftada bir sulanan grupta en az olduğu görülmüştür. Stoma iletkenliğinin en düşük olduğu grup ise Antalya-Akseki popülasyonudur. Çalışmadan çıkan sonuca göre kuzey lokasyonlu popülasyonların daha çabuk strese girdiği, güney lokasyonlu popülasyonların daha dayanıklı olduğu belirlenmiştir.
Anahtar sözcükler: Kayacık, Morfolojik ve Fizyolojik ölçümler, Ostriya carpinifolia
ABSTRACT
INVESTIGATING SEASONAL CHANGES OF MORPHOLOGICAL, PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL CONTENT IN EUROPEAN HOPHORNBEAM (Ostrya Carpinifolia Scop.) SEEDLINGS EXPOSED TO
DROUGHT STRESS
Çiğdem YILMAZ Düzce University
Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Forest Engineering Master’s Thesis
Supervisor: Assist. Prof. Dr. Şemsettin KULAÇ March 2017, 51 pages
Drought stress caused by drought causes many changes in plants as morphological, physiological and biochemical. In this study, three different water stresses (irrigation twice in a week, once in a week, 1 time in two weeks) was applied to 1+0 year old seedlings grown from seeds which were obtained from some O. carpinifolia Scop. populations naturally occurring in Turkey (Antalya Finike, Erzurum- İspir, Düzce-Yığılca, Adana-Saimbeyli, Antalya-Akseki Sinop-Duvarsöküğü and Kastamonu-Şehdağ). In addition, changes in the content of proline related to the populations were examined seasonally (5 times in each June, July, August, September and October) to determine more durable populations against drought. In the repeated measurements (once a month), 63 seedlings were used for each treatment by using 3 randomly selected seedlings from 3 different irrigation regimes and 7 different populations. In this study morphological (sapling length, diameter of seedlings, and total biomass), physiological (water potential and stoma conductivity), biochemical (total soluble sugar and proline) parameters measured. When the morphological result was examined, it was observed that between populations watering twice a week, the populations of Adana-Saimbeyli and Antalya-Finike’s growth is less than in other populations. When the effects of water stress on total biomass were observed, the least measured populations were highest in the Adana-Saimbeyli and Antalya-Finike populations in the irrigated group compared to other irrigated groups. When the water potentials were measured, the highest plant water tension was measured Adana-Saimbeyli and Antalya-Akseki populations in the irrigated group every two weeks. According to results of the study, it was determined that the populations with northern locality were stressed more quickly and the populations with southern locality were more resistant.
Keywords: European hop-hornbeam, Morphological and Physiological measurements,
1. GİRİŞ
1.1. GENEL BİLGİLER
Türkiye’nin orman varlığı 2015 yılı itibariyle ülke alanının %28,6’sını kaplamaktadır. 2013-2015 dönemine ait orman envanterlerine göre genel ormanlık alan 22,3 milyon hektar olmuştur. Ancak bu ormanların %50,1 verimli orman olup %49,9 ise verimsiz
orman sınıfındadır
https://www.ogm.gov.tr/ekutuphane/Yayinlar/Türkiye%20Orman%20Varlığı-2016-2017.pdf (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Ormanların ekonomik, sosyo-kültürel, vb. gibi amaçları %49,9 verimsiz orman yüzdesinde sağlayamadığı görülmektedir. Bu verimsiz alanların da acilen verimli ormanlara dönüştürülmesi gerekmektedir. Bir ülkenin orman variyetinin toplam yüzdesi ülke geneli ile kıyaslandığında %30 olduğu zaman yeterli görülmektedir. Türkiye’de orman varlığı yeterli olabilmesi için 23,34 milyon ha olması gerekmektedir. Bu değere ulaşabilmesi için orman hacminin 1,04 milyon ha daha arttırılması gerekmektedir (Kulaç, 2010).
Türkiye’de dünyada olduğu gibi ormanlar insan ve gelişen teknolojinin nispeten tahribatına uğramış ve birçok fonksiyonunu yerine getirememektedir. Artan nüfus göz önüne alındığında tahribatın boyutu ilerleyen zamanlarda ormanların doğal kaynak ihtiyacını artıracaktır. Artan ihtiyacı karşılamak için gelişen teknolojinin de yardımıyla verimsiz ormanların iyileştirilmesi ve yeni alanların eklenmesi gerekmektedir (Yahyaoğlu, 1987; Ürgenç, 1998).
Ormanlık sahaların ülkemizde arttırılması koşulu düşünüldüğünde bu sahaların büyük bir kısmı kurak ve yarı kurak sahalara denk geldiği görülmektedir. İşçilik, mekanik ve mühendislik çalışmaları ağaçlandırma alanlarında külfetli olmakta, emek ve yoğun iş gücü gerektirmektedir (Ürgenç, 1998).
Ülke ormancılığında gelecek nesillere yeşil bir doğa bırakmak ve sürdürülebilir ormancılık başta gelen amaçlar arasındadır. Buna bağlı olarak kurak bölgelere dayanıklı ağaçlandırma çalışmalarının yapılması ileriki zamanlarda orman varlığı açısından
https://ogm.gov.tr/ekutuphane/SurdurulebilirOrmanYonetimi/2018%20ÇALIŞTAY/HA ZIRLIK%20SÜRECİ/ÇALIŞMA%20GRUPLARI%20NİHAİ%20RAPORLAR/KRİTE R%206%20SOY%20K.G%20SOSYOEKONOMİK%20FONKSİYONLAR%20NİHAİ %20RAPOR.pdf (Erişim Tarihi 05 Mart 2019).
Son yıllarda oldukça fazla gündemde olan küresel ısınma nedeniyle oluşacak muhtemel bir kuraklığın etkisi dikkate alınacak olursa, kurak ve yarı kurak alanların daha da artacağı söylenebilir. Kuraklığın artması sonucu oluşacak kuraklık stresinin etkisiyle bazı yörelerdeki bitki türlerinde değişmeler meydana gelebilir. Örneğin; bazı nemli bölgeler yarı kurak bölgelere ya da yarı kurak bölgeler kurak bölgelere dönüşebileceğinden bu bölgelerdeki bitki türleri de yerlerini kuraklık stresini daha iyi tolere edebilen türlere bırakabilirler. Dolayısı ile bu alanlarda stres faktörlerine özellikle su ve sıcaklık stresine karşı daha iyi direnç gösteren türler yaşamlarına devam ederken diğer türler daha uygun şartlara sahip alanlara doğru çekilmek zorunda kalacak ya da yok olacaklardır (Kulaç, 2010).
Yeni kurulacak ormanlar özellikle kurak ve yarı kurak alanlarda, tarım yapma olanağı olmayan araziler olmalıdır. Kurak ve yarı kurak arazilerin ağaçlandırılabilmesi için uygun türler belirlenmeli, özellikle kurak geçen yaz aylarına ve soğuk geçen kış aylarına dayanıklı türler belirlenmelidir. Önce tür bazında belirleme yapılmalı ardından bu türler içerisinden strese en dayanıklı popülasyonlar ağaçlandırılmalarda kullanılmasına özen gösterilmelidir. Bu kuraklığa dayanıklı türler kurak ve yarı kurak bölgelerin ağaçlandırma çalışmalarındaki başarı için temel şarttır http://www.cem.gov.tr/erozyon/Files/moduller/erozyon/Kurak%20ve%20Yarıkurak%2 0Alanlarda%20Ağaçlandırma%20ve%20Erozyon%20Rehberi%20son.pdf (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Ülkemiz ormancılığında amaç, mevcut verimli ormanların sürekliliğinin sağlanması, bozuk ormanların ıslah edilmesi ve yeni ormanların kurulmasıdır. Bu amaçlardan ilk ikisi çok daha kolay olmasına rağmen yeni orman kurmak ise zor ve riskli bir iştir. Kulaç vd. (2010)’ a göre ülkemizin kendi kendine yetebilmesi için mevcut orman varlığımıza ilave 1,04 milyon hektarlık yeni ormanlar kurmamız gerekmektedir. Orman varlığımızı artırabilmek için kuraklığa dayanıklı türleri ve bu türlerin kuraklığa en dayanıklı orjinlerinin belirlenmesi gerekir. Kuraklığa dayanıklı olduğu tespit edilen bu tür ve orjinlerle kurak ve yarı kurak bölgelerdeki kullanılamayan alanlar ağaçlandırılarak bu orana ulaşılabilir (Kulaç, 2010).
elde edilen tohumlardan yetiştirilen fidanların morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal bazı özellikleri mevsimsel olarak araştırılarak, kuraklığa dayanıklı popülasyonların belirlenmesine çalışılmıştır. Kayacığın ülkemizdeki doğal yayılış alanları dikkate alınarak, aynı klimatik zona sahip kurak ve yarı kurak alanların ağaçlandırılmasında kullanılabilecek popülasyonlar önceden belirlenmeye çalışılmıştır. Böylelikle hem bugün hem de gelecekte yapılacak olan orman kurma çalışmalarında başarının artırılmasına katkıda bulunulması amaçlanmıştır.
1.2. LİTERATÜR ÖZETİ
1.2.1. Kayacığın Tanıtımı
Betulaceae familyasına ait olan Kayacık (Ostrya) cinsi biri Mexico’ya, biri Euroasia’ya, 3’ü doğu Asya ve Japonya’ya ve 3’ü Amerika ve Kanada’ya özgü olmak üzere toplam 8 türden oluşmaktadır (Rushforth, 1985). Bunlardan sadece Ostrya carpinifolia Scop. türü ülkemizde doğal olarak bulunmaktadır. Türkiye’nin zengin bitki çeşitliliği içerisinde Kayacık türü önemli bir yere sahiptir. Bu bağlamda türün korunması, geliştirilmesi ve sürdürülebilir kullanımı için bilinmeyenleri her yönüyle araştırılmalı ve ortaya konmalıdır (Kulaç, 2013).
Son zamanlarda gerek dünyada gerekse de Türkiye’de doğal yapraklı türlerle yapılacak ağaçlandırma çalışmaları oldukça önem kazanmıştır. Yapraklı orman alanlarının genişletilmek istenmesinin en önemli nedeni, biyoçeşitliliği arttırmaktır. Ayrıca, yapraklı ormanların görselliği açısından rekreasyon ve turizm amaçlarına hizmet etmesi ve dolayısıyla da ormanların çok yönlü kullanımı için uygun bir ortam oluşturması nedeniyle tercih sebebi olmuştur (Eşen, 2005).
Değerli Yapraklılar Ağı’na göre öncelikli türler kapsamında yer alan Ostrya
carpinifolia’nın; Türkiye’deki sınırlı doğal yayılışı yanında, kullanım özelliklerinin
çekiciliği, bu türü bitki tehlike kategorilerine göre “Az Tehdit Altında (Lower Risk (LR))” sınıfına sokmuştur. Ayrıca, türün tohum embriyosunun yeterince olgunlaşmamış olması veya embriyonun dinlenme gereksinimi kaynaklı çimlenme engeli ile boş tohum oranının yüksekliğinden kaynaklanan düşük çimlenme yüzdesi de birer problemdir. Gelecek yıllarda bu türün popülasyonlarındaki olası daralma ve yok olma tehditlerine karşı bu türün özel bir korumaya alınması gerekebilir (Eşen, 2006; Kulaç, 2013).
ortamlarda 15-20 m boyunda ve 30-50 cm’ye varan çapıyla boylu orman ağacı vasfına erişmektedir. Bu gibi ortamlarda oldukça saf ve büyük gruplar oluşturduğu tespit edilmiştir. Türkiye’de böylesine büyük çap ve boya erişen kayacıklar sadece Cide-Şehdağı’nda ve Finike’de görülmüştür (Merev vd., 1998; Kulaç vd., 2013). Ayrıca Artvin, Erzurum-İspir, Trabzon, Kastamonu, Sinop, Saimbeyli, Andırın, Ulukışla, Göksun, Feke, Acıpayam, Gazipaşa ve Finike dolaylarında 3-8 m boylarında küçük ağaç şeklinde ve orman içinde münferit halde bulunmaktadır.Sadece Erzurum-İspir’de saf meşçereler kurmaktadır (Kulaç vd., 2013).
Kayacık; Corylaceae ailesine aittir, 18-20 m boya erişebilen ve kışın yapraklarını döken bir ağaç türüdür. Rushforth Kayacık türlerini; Ostrya carpinifolia Scop., Ostrya
chisosensis Correll, Ostrya guatemalensis (Winkler) Rose, Ostrya japonica Sarg., Ostrya knowltonii Coville, Ostrya multinervis Rehd., Ostrya rehderiana Chun, Ostrya virginiana (Mill.) K. Koch, Ostrya yunnanensis Hu ve Ostrya oregoniana (fossil) olmak
üzere 8’e ayırmıştır (Rushforth, 1985).
Doğal yayılış alanı Batı Asya’da: Lübnan, Suriye, Türkiye; Kafkasya’da: Azerbaycan, Gürcistan, Rusya; Orta Avrupa’da: Avusturya ve İsviçre; Güneydoğu Avrupa’da: Arnavutluk, Bulgaristan, Yunanistan ile İtalya’da ve Güneybatı Asya olarak da Fransa’da yayılış gösterir http://agaclar.org/agac.asp?id=407 (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Kayacık türünün dünya üzerindeki yayılışı Şekil 1.1.’de görülmektedir.
Türkiye’de Orta ve Doğu Karadeniz başta olmak üzere Antalya, Adana ve Antakya ormanlarında Carpinetum zonunda doğal yayılış yapmaktadır (Sarıbaş, 2000). Zonguldak yörelerinde serpintili olarak yayılır. Öteki yapraklı türler arasında münferit olarak bulunur (Anşin vd., 1998). Türkiye’de Davis’in kare sistemine göre A1 Kırklareli, A3 Zonguldak, A4 Kastamonu, A5 Sinop, A6 Tokat, A7 Trabzon, A8 Artvin, A9 Erzurum, B5 Adana, C3 Antalya, C4 İçel, C5 Adana, C6 Hatay karelerinde yer almaktadır.
Şekil 1.2. Ostrya carpinifolia Scop.’nın yayılışı, Davis’in kare sistemi (Davis, 1969). Kayacık dona karşı da dayanıklıdır www.bahcesel.net/forumsel/showthread.php?32420-Agac-ve-sus-bitkilerinin-ozel-uretme-ve-yetistirme-teknikleri/page2 (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Sıcağı çok sever. Rüzgar, kar ve buz hasarına karşı son derece dayanıklıdır (Arnold Arboretum, -100 -200 F), https://www.vdberk.com.tr/agaclar/ostrya-carpinifolia/ (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Kayacığın ekolojik istekleri bakımından sıcaklık isteği, Gürgenlerden daha fazladır. Tepelik bölgelerde kalkerli ve sıcak yamaçları tercih eder (Yaltırık, 1998). Vadi içi düzlüklerde, tepelik arazide güney ve doğu yamaçlarda bulunur (Kayacık, 1981). Kayacıklar gölge-yarı gölge ağacıdır, nemli
ve sıcak yerlerde büyümeyi severler
www.bahcesel.net/forumsel/showthread.php?32420-Agac-ve-sus-bitkilerinin-ozel-uretme-ve-yetistirme-teknikleri/page2 (Erişim Tarihi: 05 Mart 2019).
Bütün araştırmacılar ve gözlemciler Kayacık’ın büyüme hızı, uzun ömür ve dayanıklılık gibi özellikleri üzerinde ortak görüş belirtmektedir. Kayacık’ın büyüme hızı “çok yavaş” ile “gecikmiş” olarak belirtilmektedir (Karnmerer, 1953; Chapin, 1975; Whitcomb, 1975; Hightshoe, 1988; Dirr, 1978; Hendricks, 1980; Chadwick, 1980; Ford,
1983 ve Barnes, 1983).
Kayacık’ın kök yapısı ilgili çok farklı görüşler mevcuttur. Bazı görüşlere göre; kök sistemi sığ ve lifsi olarak tanımlanmıştır. Bazı görüşlere göre yandan da derin penetran yan kökler ile (Green, 1934; Hightshoe, 1988) derin bir kademeli kökten oluştuğu şeklinde açıklamalar mevcuttur. Genel olarak Kayacık’ın kök sistemi yayılış alanlarına göre değişmektedir. Toprak yapısı ve yoğunluğuna bağlı olarak değişebilmektedir. Mesela, kök sisteminin gelişimi iyi drenaja sahip kumlu geçirgen topraklarda, ağır killi topraklardan daha iyi olmaktadır https://www.vdberk.com.tr/agaclar/ostrya-carpinifolia/ (Erişim Tarihi 05 Mart 2019).Kayacık; normal, derin, balçık ve killi topraklarda iyi gelişir. Kuru, fakir, kayalık ve kireçli topraklarda da yetişebilmektedir https://practicalplants.org/wiki/Ostrya_carpinifolia (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Kanaatkar olduğu için hemen hemen her toprak koşullarına tahammül edebilmektedir; asitli, nötr veya alkali pH seviyelerinde, killi, kumlu, tebeşirli veya tınlı bazlı topraklarda, kireçtaşı açısından zengin, korunaklı veya herhangi bir yöne bakan bölgelere maruz kalan yerlerde iyi olabilmektedir. Nemli, besleyici bahçe toprağını ve bitki örtüsü tarafından korunan alanlardan da hoşlanmaktadır https://www.vdberk.com.tr/agaclar/ostrya-carpinifolia/ (Erişim Tarihi 05 Mart 2019). Türde çimlenme/çıkma sonbahardaki tohum dökümünün ardından ertesi baharda gerçekleşir. Tohum tabakası bir miktar su geçirene kadar embriyoda bir hareketsizlik görülür. Bu hareketsizliği ortadan kaldırmak için, tohumları nemli kumda 60 gün boyunca 20 oC ile 30 oC, bekletmektir. Buna ek olarak 140 gün boyunca 5 oC’de istiflemektir. Bu metot kullanılarak çimlenme kapasitesi %25-65 ve %85-90 arasında bir çimlenme potansiyeli elde edilebilir (Sarıbaş, 1996). Benzer şekilde Gültekin (2011)’de 90 gün soğuk katlamayı önermektedir. Çelik (2008), sadece Kastamonu popülasyonlu çalışmasında yapmış olduğu sıcak ve soğuk katlama işleminin, kayacık tohumlarının çimlenmesi üzerinde katlamaya alınmamış tohumlara göre 3.5 kat daha olumlu etki yaptığı belirlenmiştir. Kulaç vd. (2013)’te yaptıkları çalışmada kayacık tohumlarının en az 10 hafta soğuk katlamaya ihtiyaç duyduğunu belirtmişlerdir. Aynı çalışmada sıcak soğuk kombine işlemlerin daha etkili olduğu vurgulanmıştır.
Kayacık, habitus olarak gürgenlere çok benzeyen bir yapıya sahiptir fakat kabuğu düz değil, pürüzlü, tıpkı Asma (Vitis) kabuğuna benzeyen derin çatlaklı bir kabuk yapısı vardır. Özellikle Adi Gürgen’e benzer, keskin çift sıralı ve almaçlı dizilidir. Birinci derece dişlerin ucunda buğday kılçığı gibi ince ve sert tüyler bulunur. Dipleri hafif
çarpıktır. 12-15 çift yan damar bulunur. Büyüme gürgenlerde olduğu gibi simpodialdir (Anşin, 1997).
Kayacık, öncelikle tabakalı yapı oluşturan ağaçlarımızdan biridir ve küçük orman ağaçlarımız arasında gölgeye hoşgörüyü en çok gösteren türlerden biridir. Bununla birlikte, açık alanda da güzel büyür. Çok arzu edilen dallanma yapısı ve formu geliştirir. Gerçek güzelliği formu ile dokusu arasında yatar. Kayacık’ın konik ile oval arasında değişen hatta yuvarlağa kadar değişiklik gösteren “belirgin düzensiz” bir formu olduğu söylenebilir. Bu türün formları; ağaçtan ağaca değişmekle beraber yaşa ve yöreye göre de değişebilir (Hightshoe, 1978).
Kayacıkla ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmaların büyük çoğunluğu türün sistematiği veya botaniği konusundadır (Anşin ve Özkan, 1997; Kayacık, 1981). Bazı çalışmalar ise odun yapısına yönelik olmuştur (Korkut vd., 2007; Korkut vd 2008). Makro ve mikro vejetatif üretimi konularında yerli ve yabancı araştırıcılar tarafından çok az sayıda çalışmalar yapılmıştır. Türün tohumu konusundaki çalışmalar da oldukça sınırlıdır (Çelik, 2008; Gültekin, 2011; Kulaç vd., 2013; Kulaç vd.., 2014). Türün fizyolojisi ve genetik yapısı ile ilgili herhangi bir çalışmaya rastlanılmamıştır. ISTA kaynaklarında da kayacıkla ilgili herhangi bir bilgi verilmemektedir (ISTA, 2007). Kayacığın fizyolojik özelliklerine ilişkin ülkemizde herhangi bir çalışmaya ulaşılamamıştır. Fakat dünyada kayacığın farklı türlerinde bazı fizyolojik özellikler araştırılmıştır. Bunlardan bir tanesinde, düşük ışık ve azot etkisinin kayacık fidanlarındaki büyüme, hayatiyet ve gölgeye dayanma ilişkisi araştırılmıştır (Walters ve Reich, 1996). Bir diğerinde ise, kayacığında içlerinde bulunduğu 1 yaşındaki farklı yapraklı türlerde, türlerin ve ışıklı ortamların morfolojik ve fizyolojik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Kayacık bu çalışmada hem yüksek ışıkta hem de düşük ışıkta gelişim gösterebilmiştir (Walters vd., 1996). Yine Walters vd. (1992) bazı yapraklı türlerde yüksek ve düşük ışık konsantrasyonlarının CO2 değişimi, büyüme ve
biokütle üzerine etkisini araştırmışlar. Çalışma sonucunda kayacık türlerinin geç süksesyon bitkileri olduğunu belirtmişler. Ayrıca rölatif büyüme oranlarının, gölgeye dayanma ve fotosentez yapma oranlarının diğer Betulacea familyası türlerine göre daha yüksek olduğunu bildirmişlerdir. Başka bir çalışmada, vejetasyon süresi boyunca bazı kayacık türlerinde tepe tacının gelişmesi esnasında, yaprak kalitesindeki değişimler araştırılmıştır. Erken dönemlerde kaliteli yaprakların böcek zararlarına karşı dayanıklı olduğu belirtilmiştir. Yapılan fizyolojik ve kimyasal ölçümler sonucu 5 haftadan sonra
böcek zararlarının arttığı görülmüştür (Hunter ve Lechowicz, 1992). Kayacığın kuraklık stresine karşı vereceği morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal cevaplar ilk defa bu çalışmada yapılmıştır.
1.2.2. Bitkiler İçin Stres Faktörleri
Stres, normal seyrindeki bir sistemin fonksiyonlarında çevrenin etkisiyle kısıtlamaya yönelmesi olarak tanımlanmaktadır. Bitki türleri ya da varyeteleri optimum çevre koşullarına ve stresli koşullara karşı hassasiyetlerine göre farklılık gösterirler (Alam, 1999). Bir bitkide stres, su ve besin maddesi emiliminin, fotosentezin, solunumun, büyümenin, gelişmenin, üremenin vb. fizyolojik değerlerin değişmesi ile oluşur. Örneğin; yaprak, sürgün, çiçek ve tohumlarını vaktinden önce dökebilir, solabilir ve sararıp kuruyabilirler. Büyümeyi ve gelişmeyi bu şekilde sınırlayan biotik ve abiotik faktörlerin her birine stres faktörü denmektedir. Büyümeyi ve gelişmeyi bu şekilde sınırlayan biotik ve abiotik faktörler Tablo 1.’de gösterilmiştir (Salisbury ve Ross, 1994; Çepel, 1995; Lambers vd., 1998).
Çizelge 1.1. Yeryüzündeki bitkiler üzerinde doğal ve insan kaynaklı oluşabilecek stres faktörlerinin sınıflandırılması (Pedrol, 2006).
STRES FAKTÖRLERİ Çevresel Faktörler
İnsan Kaynaklı Faktörler Abiyotik faktörler Biyotik faktörler
A. Sıcaklık Yüksek Sıcaklık B. Su Su eksikliği ( Kuraklık, Düşük su potansiyeli) Su fazlalığı
( Uzun yağmur dönemleri ve oksijen yetersizliği) C. Radyasyon Kızılötesi, Görünür ışık UV-A, UV-B,UV-C İyonlaşma D. Kimyasal İyonlar Tuz
Mineral eksikliği ve azlığı Elverişsiz pH
O2 fazlalığı ve Ozon
E. Diğer faktörler
Yaralanmak, bükülme, baskı vb. A. Patojen Virüsler Mantarlar Bakteriler B. Hayvanlar Bitkilerle beslenenler Et ve ot yiyenler Böcek etkileri C. Diğer faktörler Parazitlik Allelopathy D. Rekabet
- Herbisitler, Fungusitler, Pestisitler - Çevre kirliliği
- O3 ve Fotokimyasal dumanlar - Oksijen sağlayan regülatörler - Fotooksidantlar
- Asit yağmurları ve sisler - Asitli sular ve kirlilikler
- Asit yağmurları ve toprak kayıplarına bağlı ayrışma sonucu mineral madde eksikliği
- Ağır metaller - Nitrojen fazlalığı - Ötrofikasyon - UV radyasyon artışı
- Küresel iklim değişikliklerine bağlı CO2 artışı
- Toprak kuraklığı ve tuzluluk artışı - Gürültü
- Yangınlar - Toprak sıkışması
Bu tez kapsamında; Pedrol (2006) tarafından düzenlenen Çizelge1.1.’deki çevresel faktörlerden abiyotik faktörler içerisindeki yüksek sıcaklık ve su eksikliğine bağlı oluşan kuraklık stresi değerlendirilmiştir.
1.2.3. Kuraklık Stresinin Bitkiler Üzerindeki Etkisi
Kuraklık denilince akla öncelikle yağış ve su yetersizliği gelmektedir. Bir bölgeye “kurak bölge” diyebilmek için de, o bölgede yağış azlığı ve su yetersizliğinin bulunması ve bu olgunun sürekli olması gerekmektedir (Uluocak, 1974). Kuraklık, bir bölgede buharlaşma yoluyla kaybedilen suyun, yağışlarla kazanılan sudan daha fazla olması şeklinde ifade edilebilmektedir (Özyuvacı, 1999). Kuraklık olgusu su açığının tekrarlama şekline göre ikiye ayrılmaktadır. Bunlardan birincisi düzenli kuraklıktır ki bu durumda buharlaşma yoluyla kaybedilen suyun yağış miktarını geçmesi durumu, yıl içerisinde belirli devrelerde oluşur. Bu kuraklık şeklinde bitkiler iklim koşullarına adapte olabilirler. Bir diğer kuraklık ise geçici kuraklıktır. Bu durumda, belli belirsiz zamanlarda meydana gelen, bitkilerin gelişmesine ve yetişmesine olumsuz yönde etkiler yapacak derecede şiddetli olan su kıtlığıdır. Bitkilerin geçici kuraklıktan büyük çapta etkilenmeleri söz konusudur (Çepel, 1995).
Dünya üzerinde bir bölgenin veya yörenin, “kurak bölge” olarak olarak adlandırılması o yörenin yıllık 300 mm’den daha az yağış aldığı anlamına gelir. Yıllık yağış miktarı 300 ile 600 mm arasında değişen bölgeler ise “yarı kurak alanlar” olarak adlandırılır. Yıllık 600 mm’den daha fazla yağış alan bölgeler ise “nemli ılıman bölge” olarak adlandırılır. Esasen kuraklık, su yetersizliğinin bitkilerin uygun yaşam faaliyetlerini kısıtlaması nedeniyle bir stres türü olarak ele alınabilir. Gerek su yetersizliğinin, gerekse su fazlalığının bitkiler üzerinde bir stres oluşturabileceği belirtilmekle beraber, genel olarak su yetersizliğinin neden olduğu stres durumu ön planda tutulmakta ve bu durum “kuraklık stresi” olarak adlandırılmaktadır (Goor ve Barney, 1968).
Kuraklık stresi olgusunu çeşitli bileşenlerine ayrılabilmektedir. Bitkilerin yeterli su almama durumunu “su stresi”, bitki dokularının ozmotik yönden kendilerininkinden daha yoğun bir ortamda su kaybetmeleri durumunu da “ozmotik stres” olarak adlandırılabilir. Bitkiler kuraklık stresinin belirli derecelerine kadar dayanabilirler. Stres faktörü ortadan kalktığında, azalan veya aksayan metabolik faaliyetlerini tekrar normal düzeye getirebilirler. Bu duruma bitkilerin “elastik büyüme zorlanması” denir. Stres daha da ileri giderse bitkiler eski haline dönemezler bu duruma da “plastik büyüme
zorlanması” denir (Levitt, 1972).
Kurak alanlardaki doğal bitki populasyonlarının, kuraklık stresinin etkisi ile uzun yıllar süren doğal seleksiyon sonucu, bazı bitkilerin bu stresli koşullara ileri derecede uyum sağlayabilme yeteneğine kavuştukları belirtilmektedir. Benzer şekilde bazı orman ağaçlarının orman sınırına yakın populasyonları, ekstrem koşullara uyum sağlamakta ve daha iyi yetişme ortamlarındaki populasyonlardan bu açıdan farklı bir genetik yapıya sahip olmaktadırlar (Van Buijtenen ve Stern, 1967). Ayrıca yabancı popülasyonlu bitki populasyonlarının da, yetiştirildikleri bölgenin dışındaki koşullarının (kuraklık gibi) etkisiyle, bir idare süresi boyunca etkili bir seleksiyona maruz kalabilecekleri ve bu süre sonunda, söz konusu koşullara olan adaptasyon durumlarını geliştirebildikleri (stres teorisi) belirtilmektedir (Zobel vd., 1987).
Kuraklık stresi söz konusu olduğu yöre ve bölgelerdeki bitki vejetasyonunu önemli ölçüde etkilemektedir. Kurak ve yarı kurak alanlardaki vejetasyon tipleri, dünyanın çok farklı yerlerinde olsalar bile bu alanlardaki su yetersizliği, söz konusu vejetasyon tipleri için çok karakteristik bazı ortak yönler ortaya çıkarmaktadır. Bu alanlardaki bitkiler, genel olarak kurak dönemi latent olarak geçiren, sıcaklığa bağlı protoplastik stabilitesi ve viskozitesi yüksek olan, kuru ağırlık oranı çok fazla, yüksek miktarda glikoz içeren ve düşük osmotik potansiyel değerine sahip bitkilerden oluşmaktadır (Vorontzova ve Zaugolnova, 1985).
Kuraklık stresi her ne kadar bitki gelişimine ve yetiştirilmesine engel olsa da kurak ve yarı kurak alanlar, ormancılık çalışmaları için oldukça önemlidir. Bu alanlar, insanların ormanlardan beklediği çeşitli ürün ve hizmetlerin üretimi için büyük bir öneme sahip olduğu unutulmamalıdır. Önümüzdeki yıllarda ormancılar için yeni faaliyet alanları, iyi yetişme ortamlarından çok, ekstrem yada marjinal yetişme ortamlarını kapsayan alanlar olacaktır. Verimli alanların kullanımı için ormancılığın, kentleşme, sanayileşme ve tarım gibi diğer sektörler karşısında fazla bir rekabet yeteneği olmadığı belirtilmektedir (Zobel ve Talbert, 1984). Ülkemizde kuraklığın etkisi altındaki alanların giderek büyümesi, kuraklık stresinin de birçok stres türü gibi, insan aktivitelerinin doğrudan ya da dolaylı bir sonucu oluşu, bu potansiyel alanları ormancılık yönünden oldukça önemli hale getirmektedir (Kulaç, 2010).
Dirik (2000) bir türde popülasyonların kuraklığa dayanıklılığı (solma noktasının daha düşük ozmotik potansiyel değerinde gerçekleşmesi) ile temsil ettikleri yörelerin yaz
kuraklığı şiddeti arasında bir ilişkinin olduğu belirtmektedir. Ayrıca ağaç türlerine ait orijinlerin kuraklığa dayanıklılıkları ile temsil ettikleri doğal yayılış alanlarındaki iklimin kuraklık derecesi arasında bir paralelliğin var olduğu vurgulanmaktadır (Çalıkoğlu, 2002).
Bitki türleri veya orijinleri, ya kuraklıktan sakınarak ya da kuraklığı tolere ederek, kuraklık stresine karşı koyabilirler. Bu iki nitelik aynı tür veya orijinde eşit oranda yer alabileceği gibi, farklı tür veya orijinlerde ayrı ayrı da önem kazanabilir. Bir diğer husus ise kuraklığın şeklidir. Bir bölgenin iklimi, genel olarak kurak olabilir. Fakat yağış dağılımı düzenli ise yıllık yağışı belli sınırların altında olsa bile sorun teşkil etmez. Aynı şekilde bir başka bölgede, aynı kritere göre oldukça nemli gözükse de, yaz kuraklığının şiddeti bakımından yağışı az olması sorun teşkil edebilir (Çalıkoğlu, 2002).
Bir ağaç türüne ait orijinlerin kuraklığa karşı dayanıklılığının kıyaslanması, gelecekteki tohum transferi ve ıslah çalışmaları için de büyük önem taşımaktadır. Çünkü herhangi bir lokal orijinin bugünkü dış koşullara adaptasyon durumu geçmişteki seleksiyon etkilerinin sonucudur. Çevresel koşullar çok hızlı bir şekilde değişmekte, küresel ısınma sonucu bitkiler üzerindeki kuraklık stresinin etkisi giderek dahada artmakta olduğu görülmektedir (Dirik, 2000). Çevresel koşulların değişim hızı, orman populasyonlarının bu değişime ayak uydurma hızından daha fazla olmaktadır (Ericsson vd., 1993).
Su yetersizliğinin, bugüne kadar ağaç türlerinin gelişimini önemli ölçüde etkilemediği bölge veya rejyonlarda bile, yakın zamanda problemler ortaya çıkabilir. Bu durumda, aynı klimatik rejyonlardaki populasyonların dahi, kuraklık stresine göre dayanıklılıklarının kıyaslanması önem kazanmaktadır. Bu yaklaşım aynı zamanda, belirsiz bir gelecek için aktif gen korumanın da altyapısını oluşturmada önem arz edecektir (Namkoong, 1986). Bu yüzden lokal orijinlerin güvencesi kesin olmayıp, nispeten kuraklığa dayanıklı orijinlerin de tespit edilmesi gelecekteki ağaçlandırma stratejilerinin belirlenmesi açısından çok önemlidir (Çalıkoğlu, 2002).
Su, tüm canlılar için olduğu gibi, bitkiler için de yaşamsal öneme sahip temel maddelerin başında gelmektedir. Su eksikliği veya yetersizliği, bitkiler üzerinde doğrudan veya dolaylı olarak, çeşitli olumsuz etkileri bulunmaktadır (Craftrs, 1968; Levitt, 1972). Su eksikliğine bağlı kuraklık zararları sadece hücre, doku ve organlardaki suyun kaybedilmesine neden olmaz, aynı zamanda bitkisel madde değişimlerinde de önemli derecede rol oynar. Zararlar bitki türlerine göre farklılık gösterir (Salisbury ve
Ross, 1994).
Shvaleva ve arkadaşları (2005) topraktaki ve atmosferdeki su eksikliği bitki büyümesini ve fotosentezi sınırlayan önemli bir faktör olduğunu belirtmişlerdir. Bitkiler kuraklık periyoduyla başa çıkabilmek için genotipik çeşitlilik gösteren mekanizmalarına güvenirler. Bu mekanizmalar bitkilerin morfolojik özelliklerinde değişime yol açarlar. Mesela; kök sistemlerini daha derine uzatabilirler (Chavez vd., 2002), yaprak transpirasyon oranlarını düşürürler ya da yaprak boyutlarını küçültebilirler veya hatta büyüme kısıtlaması yoluyla transpirasyon yüzeylerini azaltarak abiyotik çevresel strese dayanıklılık gösterirler (Chavez vd., 2003; Munn-Bosch ve Alegre, 2004).
1.2.4. Kuraklık Stresinin Bitkilerin Morfolojik, Fizyolojik ve Biyokimyasal Karakterleri Üzerine Etkisi ile İlgili Literatür Özetleri
Kuraklık stresinin bitkilerde sürgün boyu, çap artışı vb. morfolojik karakterleri de olumsuz yönde etkilediği bilinmektedir (Wallin vd., 2002; Yuan vd., 2007). Rose vd., (1991)’nin belirttiğine göre ağaç büyümesinde, mevsimsel değişimin %80 ile %90’ı doğrudan su stresi ile ilgilidir. Yine Chehab vd., (2009)’nin yapmış oldukları araştırmada Kameli ve Loser, (1995)’e atfen son yılarda yapılan çalışmalar, topraktaki kullanılabilir su miktarı ile bitkilerin büyümesi arasında doğrudan bir ilişkili olduğunu göstermektedir. Dolayısıyla su stresinin dünya üzerindeki birçok bölgede bitki büyümesini sınırladığı belirtilmektedir.
Kuraklığın artması ile yapraklardaki stoma aralığı kapanmakta, hücre büyüme ve gelişmesinde azalma meydana gelmektedir. Şiddetli su stresi, fotosentezin bloke olmasına, fotosentetik karbon asimilasyonunun sürekli bir şekilde engellenmesine, metabolizmanın bozulmasına ve sonunda da bitkinin ölümüne neden olabilir (Deltoro vd., 1998). Stomaların kapanmasını takiben CO2 girişinde azalma meydana gelir.
Dolayısıyla CO2 asimilasyonunda ve net fotosentezde düşüş oluşmaktadır (Farquhar ve
Sharkey, 1982; Dubey, 1997; Deltoro vd., 1998). Bu nedenle bitki su potansiyelindeki günlük değişimler, her gün çevresel etmenlere bağlı olarak değişir ve su stresi ile ortak olarak fotosentetik sistem etkilenir. Diğer yandan su stresi kloroplastlarda fotosentezi etkileyen yapısal değişimlere neden olur (Dubey, 1997). Kuraklık stresi altında fotosentetik pigment içeriği (Kl a, Kl b, Karotenoidler) azalır (Yordanov vd., 2000; Pukacki ve Kaminska-Rozek, 2005; Terzi vd., 2010). Kuraklık yüksek radyasyonla karşılaşırsa, ikisi birlikte herdem yeşil bitki türlerininin Karetenoid içeriklerinin
düşmesine neden olur (Baquedano ve Castillo, 2007).
Kuraklık stresinden sonra uygun su koşullarında bitkilerin fotosentetik sistemleri eski haline dönüşürler (Nar vd., 2009). Örneğin; stres altındaki bitkilerde maksimum yaprak su içeriği %91’e ulaştığı zaman klorofil (a+b)’nin yeniden biriktiği ve Karetenoid sentezi yapıldığı gözlemlenmiştir. Kuraklık stresi altındaki bitkilerde fotosentetik pigmentlerde meydana gelen değişmeleri, sadece günlük değil aynı zamanda mevsimsel olarakta araştırılması gerektiğinin altını çizmektedir (Schwab vd., 1989; Tuba vd., 1996; Kulaç, 2010).
Fotosentetik pigmentler fotosentez olaylarındaki rollerine ilave olarak ışık tarafından uyarılar aşırı reaktif oksijen türlerinin oluşumunu engelleyerek fotodinamik hasarlara karşı bir koruma sağlarlar. Bu pigmentlerden en önemlisi karotenoidlerdir (Sairam vd., 1998).
Kuraklık stresine karşı bitkilerin vermiş olduğu bir diğer tepki ise nişasta ve sukroz gibi karbohidrat sentezlerinin stres altındaki bitkilerde değişime uğramasıdır. Yani genel olarak artmasıdır (Vassey ve Sharkey, 1989). Kuraklık stresine bağlı olarak fotosentetik ürünlerin tüketimi, üretimlerini aşar ve fotosentezde bozulmalar meydana gelir. Bu da karbon ve enerji metabolizmasını, yapısal olmayan karbohidrat rezervlerine bağlı kılar (Guehl vd., 1993). Bazı türlerde kuraklığa bağlı oluşan stres, karbohidrat birikmesini yükseltir (Munns ve Weir, 1981; Thomas, 1990; Guehl vd., 1993). Su stresine cevap olarak çözünebilir şekerlerin artması, yapraklardaki şeker translokasyonlarının, büyümenin yavaşlamasından kaynaklanan şeker tüketimindeki azalış ve nişasta hidrolizi gibi faktörlerden kaynaklanmaktadır (Kameli ve Lösel, 1996). Pek çok canlıda şekerlerin birikimi kuraklık toleransının gelişimi için önemli görülmektedir. Çevresel strese cevap olarak bitkilerin farklı kısımlarındaki karbohidrat birikimi artmaktadır (Gill vd., 2001).
Prolin uzun yıllardan beri bir osmotik düzenleyici olarak bilinmektedir. Bununla birlikte son çalışmalar prolinin strese adaptasyon, iyileşme ve sinyal gibi çoklu fonksiyonları olduğunu göstermektedir. Prolin abiyotik ve biyotik stres cevaplarını düzenlemenin yanı sıra çeşitli genlerin ifade edilmesini kontrol eden bitki büyüme ve gelişmesini etkileyen bir metabolik sinyaldir. Ayrıca artan prolin biyosentezinin strese adaptasyonda önemli bir faktör olduğu düşünülmektedir (Asraf vd.2007).
1.2.5. Çalışma Konusu İle İlgili Literatür Özetleri
Yapılan çalışmalarda kuraklık stresinin bitkilerdeki prolin miktarlarını artırdığı rapor edilmektedir. Örneğin; Sircelj vd., (2005)’te kuraklık, çözünebilir şeker ve prolin miktarlarını etkilediğini açıklamıştır. Bitkiler, hücrelerindeki metabolik hasarlarını onarmak için prolin ve şeker miktarları artırmaktadırlar (Kulaç, 2010). Kandemir (2002), bitki su gerilimi ile prolin içeriği arasında pozitif bir ilişki olduğunu belirtmektedir. Yine Kandemir vd. (2016)’ da elde ettiği verilerde prolin miktarlarının sahil kesiminde yer alan fidanlara göre iç mıntıkada yer alan çam fidanlarında yüksek olduğunu tespit etmişlerdir.
Liu ve arkadaşlarının (2019) yaptığı çalışmada Juglans mandshurica Maxim, Juglans
nigra L. ve Juglans regia L. cv. Jizhaomian fidanlarının kontrollü olarak; büyüme, su
kullanım etkinliği, klorofil floresansı ve kuraklık stresine karşı fotosentetik cevap açısından bu fideler üzerine deneyler yapmışlardır. Elde ettkileri sonuçlara göre Juglans
mandshurica Maxim. ve Juglans regia L. cv. Jizhaomian fidanlarının Juglans nigra’ya
göre kuraklık stresine daha iyi adaptasyon sağladığı gözlemlemişlerdir. Su bakımından sorunlu alanlar için kuraklık stresine dayanıklı anaçların seçilerek aşılı ceviz üretiminin kuraklık stresine ve diğer çevresel sorunlara karşı verdiği cevabı nasıl etkilediğini daha iyi açıklamak için bu tür çalışmalar yapılması gerektiğini öne sürmüşlerdir. Gelecekteki kuraklığa dayanıklılık ıslah programları veya kurak ve yarı kurak bölgeler için en uygun ceviz anaçlarının seçimi için daha iyi bilimsel kanıtlar sağlanabilmesi gerektiğini söylemişlerdir.
Gallé ve arkadaşlarının 2004 ve 2005 yılı yaz aylarında gerçekleştirdiği çalışmada genç
Quercus pubescens ağaçlarında kuraklık stresi boyunca ve toparlanma sürecinde
fotosentez performansı ve su ilişkilerini incelemişlerdir. Kontrollü kuraklık stresi uygulanan Quercus pubescens ağaçlarından her iki yaz boyunca belirli gün aralıklarında alınan yapraklar ile daha sonra aynı Quercus pubescens ağaçlarının toparlanma sürecince sulanması ve sulama işlemi başlandıktan sonra belirli günlerde alınan yaprakların labarotuvar ortamında biyokimyasal analizleri gerçekleştirmişlerdir. Her iki yaz boyunca hem kuraklığın uygulandığı hem de sulamanın uygulandığı süre boyunca
Quercus pubescens ağaçlarının yapraklarındaki gaz değişimi ve klorofil ölçümü
gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deney sonuçlarına göre şiddetli kuraklık sürecinde bir foto-koruyucu mekanizma ağı Quercus pubescens ağacının potansiyel işlevselliğini koruyarak hareket ettiğini tespit etmişlerdir. Daha sonra sulama işlemi ardından bu
mekanizma fotosentez aktivitelerinin hızlı bir şekilde geri kazandığını gözlemlemişlerdir. Quercus pubescens aşırı kuraklık şartlarına dayanabildiğini ve yaşamını sürdürebildiğini saptamışlardır.
Kulaç (2010)’da yapmış olduğu bir çalışmada kuraklık stresinin sarıçam fidanlarının bazı morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal karakterleri üzerindeki etkilerini araştırmıştır, su stresinin su potansiyelini düşürürken, fotosentetik pigmentleri, toplam karbonhidrat ve prolin miktarlarını artırdığı belirlenmiştir. Ayrıca, fotosentetik pigment, prolin ve karbonhidrat miktarının vejetasyon dönemi başında yüksek iken, yaz aylarında düştüğü, vejetasyon döneminin sonunda ise tekrar arttığı belirlemiştir.
Bitkilerin adaptasyon kapasitesi ne kadar geniş olursa, çeşitli gerilimlere karşı daha iyi korunurlar. Bitki gelişim programındaki değişiklikler daima fizyolojik ve biyokimyasal programlarındaki ve aktivitelerindeki değişikliklerle ilişkilidir. Bitkilerin su eksikliğine karsı tolerans sorunları yoğun bir şekilde araştırılmasına rağmen, birçok yönü araştırılmaya devam etmektedir. Su eksikliğini, belirli genlerin uyarı vermesi ile ortaya çıkar ve bu çoğu durumda stres altındaki bitkilerin adaptif tepkileriyle ilişkilidir. Bu tepkilerin birçoğunun işlevleri hala belirlenmemiştir. Kuraklığa karşı direnç mekanizmalarını anlamak için belirli yollardan biri, kuraklığa en duyarlı olan anahtar metabolik adımları belirlemektir (Zlatev ve Lidon, 2012).
Sarıçam ve Sıtka ladininde yapılan bir çalışmada, farklı sulama ve kuraklık stresi uygulaması, stomatal iletkenlik ve su potansiyeli değerlerindeki değişimler araştırılmıştır. Sürgün su potansiyeli azaldıkça kavitasyon oranı arttığı belirlenmiştir. Ancak kuraklık uygulaması yapılan örneklerde bu durum olmamıştır. Kuraklık uygulamalarında sürgün su potansiyeli azaldıkça, her iki türde de ksilem sıvısında bozulmalar tespit edilmiştir. Sonuçta sarıçamlarda kavitasyon oranı ile ksilem sıvısı arasında pozitif bir ilişki tespit edilirken, Sıtka ladininde bir ilişki bulunamamıştır. Kuraklık uygulaması sona erdikten 3 gün sonra sürgün su potansiyeli, stomatal iletkenlik, ksilem sıvıları hem sarıçamda hem de Sıtka ladininde kuraklık uygulanmadan önceki değerlerine geri döndüğü belirlenmiştir (Jackson, 1995).
Öztürk (2015) bitkiler, kuraklık, sıcaklık, tuzluluk ve aşırı yağış gibi abiyotik stres koşullarına büyüme ve gelişmeleri en az zarar görecek şekilde fizyolojik ve metabolik değişikliklerle tepki vermektedirler.
çeşitli dalga boylarındaki ışığı emerek fotosentez sürecinde önemli bir role sahiptir. Bitkiler kurak koşullarda fotosentetik pigment içeriğini azaltırlar. Çünkü bu daha az ışık absorblayarak fotosentetik aparatların zarar görmesini önlemek için bir mekanizma olarak ifade edilmektedir.
Bir aminoasit olan prolin, çeşitli stres koşullarına maruz kalan bitkilerde oldukça önemli bir rol oynamaktadır. Bitkiler su açığı, tuzluluk, ağır metal ve düşük sıcaklık gibi koşullarda prolin birikimi gerçekleştirerek strese karşı kendilerini kısmen korumaktadırlar (Hayat vd., 2012). Yine Anjum vd. (2011)’ de gerçekleştirdiği çalışmalarda prolinin su stresine maruz bırakılan bitkilerde arttığını gözlemlemiştir. De Diego vd. (2013)’de Temmuz-Eylül arasında Pinus radiata türünden aldıkları 10 farklı fidanı su stresine maruz bırakmış ve ozmotik düzenleyici olan prolin miktarlarındaki artışı gözlemlemiş ve yaz sıcaklığında su stresine maruz bırakılan sulama gruplarında prolin aminoasitinin arttğını gözlemlemiştir.
Yapılan bir başka çalışmada Quercus vulcanica [Boiss& Heldr. Ex] Kotschy ve
Quercus aucheri Jaub.&Spach türlerine 1, 2 ve 4 hafta uygulanan kuraklık stresi
sonucunda klorofil içerikleri azalırken, karotenoid ve prolin içeriklerinin arttığı tespit edilmiştir (Özden, 2009).
Gao (2009)’da Pinus tabuliformis Carr., Pinus yunnanensis Franch ve bunların hibriti olan Pinus densata Masters türlerinin kuraklık stresine karşı vermiş olduğu fizyolojik cevapları araştırmıştır. Sonuçta kuraklık stresinin klorofil ve prolin miktarlarını artırdığını tespit etmiştir.
Bir başka çalışmada Ceratonia siliqua, Laurus nobilis, Myrtus communis ve Pinus
halepensis türlerinin diri odun, kabuk ve yapraklarındaki serbest prolin içeriği 12 aylık
bir periyot süresince takip edilmiştir. Sonuçta yaprak ve iğne yapraklardaki serbest prolin konsantrasyonunun kurak ve soğuk dönemlerde maksimuma ulaştığı ve sonra yeni yaprakların patlamasından önce azaldığı, minimum değerlerin genç yaprakların geliştiği döneme denk gelmektedir. Ayrıca incelenen dört türün kabuğunda ve öz odununda, serbest prolin içeriğinin genellikle yapraklı ve iğne yapraklara kıyasla daha düşük olduğu, ancak mevsimsel değişimin benzer olduğu belirtilmiştir (Diamontoglou ve Rhizopoulou, 1992).
Kulaç ve arkadaşları (2012)’de, Amerika’da yaptıkları bir çalışmada kuraklık stresinin
konsantrasyonları üzerindeki etkilerini araştırmışlardır. Araştırma sonuçlarına göre, şafak öncesi ve gün ortası ölçümlerinde fotosentetik pigmentlerin (Klorofil a, Klorofil b ve Karotenoid) büyüme sezonu ortasında (14 Temmuz) azaldığı ve sezon sonuna doğru (25 Ağustos) arttığı tespit edilmiştir.
Yüksek dağ bitkilerinde yapılan bir başka çalışmada, vejetasyon başında nişasta miktarları en yüksek seviyelere ulaşmış iken vejetasyon sonunda ise çözülebilir şeker miktarları en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Sonuç olarak türlere, fidan yaşına ve çevresel şartlara bağlı olarak vejetasyon başlangıcında nişasta miktarında belirgin bir artış meydana gelmiştir. Yani Nisan, Mayıs aylarında ve sezon sonuna doğru Eylül, Ekim aylarında çözülebilir şeker miktarlarında artışlar meydana gelmiştir (Bansal ve Germino, 2009).
Yang ve arkadaşları (2007)’de Picea asperata Mastters fidanlarında yaptıkları çalışmada tarla kapasitesi %100 ve %30 olan 2 farklı sulama rejimi ile iki farklı ışık sistemi uyguladığı %100 yüksek ışıklı ve %15 düşük ışıklı ortamlarda, su stresinin kombine etkilerini araştırmıştır. Kuvvetli su stresi büyümeyi, klorofil a ve b içeriğini, fotosentez hızını, transpirasyon hızını, stomal iletimi ve efektif ürün fotosistemlerini azaltmıştır. Serbest prolin içeriğini ise artırmıştır.
İzmir’de yapılan bir çalışmada Kızılçam (Pinus brutia Ten.) fidanlarında değişik sulama miktarlarına bağlı fizyolojik değişiklikler araştırılmıştır. Çalışma kapsamında Kızılçam fidanlarında oluşabilecek içsel oksin, absisik asit ve prolin içeriklerinin büyüme ile ilişkisi ortaya konmaya çalışılmıştır. Sonuç olarak fidanlardaki büyümenin uygulanan sulama miktarına ve bitki bünyesinde değişen endogen hormon miktarı değişimleriyle ilişkili olduğu görülmüştür (Akça ve Yazıcı, 1999).
Cleary ve Zaerr (1984)’te bir yaşındaki Duglas (Pseudotsuga menziesi Mirb.) Franco fidanlarında yaptıkları çalışmaya göre; BSG 8 bar iken fidanların ideal bir büyüme gerçekleştirdiğini, sınırlayıcı herhangi bir faktör bulunmadığını, BSG 9-12 bar olduğunda ise floemdeki transport, boylanma ve çap artımının sınırlandığını belirtmişlerdir. BSG 13-20 bar olduğunda fotosentezin yavaşladığını, 20-40 bar olduğunda büyümenin yavaşladığını, 40-50 bar olduğunda ise fidanların ve genç bitkilerin öldüğünü belirlemişlerdir.
Gaelle ve arkadaşları (2009) Mango (Mangifera indica L.) bitkisinde yaptıkları çalışmada uzun dönemli kuraklığın etkisinin yapraklarda klorofil kapasitesi ve stoma
iletkenliği üzerindeki etkisini incelemişler. Araştırma sonucunda stresin arttığı aylarda klorofil miktarında ve stoma iletkenliğinde azalış, çözülebilir şeker miktarlarında ise artış meydana geldiğini tespit etmiştir.
Tunus’ta yapılan bir çalışmada iki farklı zeytin kültivarında farklı sulama rejimlerinin odun ve yaprak karbohidratlarındaki etkisini incelenmiştir. Ağustos ayı sonunda su stresi uygulanan denemelerde, her iki türde de odun ve yapraklarındaki temel şeker miktarlarında (glukoz, fruktoz, sukroz, galaktoz ve inositol) artış meydana geldiğini tespit etmiştir.
Anjum ve arkadaşları (2011)’de yaptıkları çalışmada bitkilerin kuraklık stresine karşı fizyolojik, morfolojik ve biyokimyasal tepkilerini incelemişlerdir ve elde ettikleri sonuçlara göre abiyotik stres sinyali bitki verimliliği ve gelişimi açısından önemli konu olduğuna kanaat getirmişlerdir. Kuraklık dünya üzerinde cok büyük bir problem olduğunu ve bunun yanında bitkiler için küresel ölçekte nitelikli ürün üretimini önemli derecede etkilediğini öne sürmüşlerdir. Özellikle son zamalarda yaşanan iklim değişikliği olayları bu durumu daha ciddi konuma getirdiğini ve kuraklık stresi bitkilerdeki büyümeyi, verimi, bitki hasatını önemli derecede etkilediğini çalışmışlardır. Zamanlama, süre, şiddet ve gelişme hızı kuşkusuz bir bitkinin su açığına nasıl tepki verdiğini belirlemede önemli rol oynadığını ve kuraklık ile birlikte stomalar, net fotosentez ve su kullanım verimliliğinde paralel bir düşüşle kademeli olarak kapandığını ölçmüşlerdir. Diğer faktörlere ek olarak, fotosentetik pigmentlerdeki değişiklikler kuraklık toleransı için büyük önem taşıdığını ileri sürmüşlerdir. Fotosentez mekanizması geri dönüşü olmayan bir şekilde hasar görmesini önlemek için, yaprak seviyesindeki koruyucu tepkiler, stres efektörlerine cevap olarak hızlı bir şekilde tetiklediğini ve reaktif oksijen türlerinin enzimatik ve enzimatik olmayan sistemlerle temizlenmesi, hücre zarı stabilitesi, aquamarinlerin ekspresyonu ve stres proteinleri kuraklığın toleransının hayati mekanizmaları olduğunu belirtmişlerdir.
Lei ve arkadaşları (2006)’da iki farklı bölgede (ılıman ve kurak) aynı tür kavakların (Populus przewalskii Maximowicz), kuraklık stresine karşı verdikleri morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal yanıtları incelemişler. Çalışmada sera ortamında yetiştirilen fidanlara 3 farklı sulama (%100, %50 ve %25 tarla kapasitesi) kullanmışlar. Popülasyonlar arasında farklılıklar belirlemeye çalışılmıştır. Sulama, kuru ağırlıkla birlikte klorofil pigment içeriğini de çok azaltmıştır. Prolin miktarları da iki populasyon arasında sulamaya bağlı farklılık göstermiştir. Sulama miktarı azaldıkça prolin
miktarlarında artış meydana gelmiştir.
İki okaliptüs klonunun su eksikliğine karşı vermiş olduğu cevaplar araştırılmış ve kuraklığa karşı hassasiyetleri karşılaştırılmıştır. Su eksikliğine maruz bırakılan okaliptus klonları toplam çözülebilir şeker ve prolin miktarlarındaki değişimler meydana geldiği tespit edilmiştir. Genellikle su eksikliği, morfolojik olarak büyümeyi azalttığı, prolin ve çözülebilir şeker oranlarında artışa neden olduğu tespit edilmiştir (Shvaleva vd., 2005). Brezilya’da yapılan bir çalışmada dört farklı kahve (Coffea canephora pierra var.
kouillou) klonlarına su stresi uygulanmıştır. Bu klonların ikisi kuraklığa dayanıklı
olduğu ikisinin de kuraklığa karşı duyarlı oldukları belirtilmiştir. Bu kahve klonlarında uzun süreli toprak kuraklığının etkisiyle yaprak fotosentezlerinde ve karbohidrat mekanizmalarındaki değişmeler araştırılmıştır. Klorofil a içeriklerinde çok az fark oluşmuştur. Stres durumunda total şeker içeriğinde genelde artış meydana gelmiştir (Praxedes vd., 2005).
Piispanen ve Saranpaa (2001)’de 7 yaşındaki Huş (Betula pendula Roth) dallarında yapısal olmayan karbohidrat değişikliklerini incelemiştir. Genç sürgünlerde toplam çözülebilir şeker en düşük yaz ortalarında ölçülürken, latent döneminde ise en yüksek ölçülmüştür.
2. MATERYAL VE YÖNTEM
2.1. MATERYAL
2.1.1. Tohumların Temini
Araştırmada kullanılan tohum materyali, türün kuraklık stresine karşı vereceği morfolojik, fizyolojik ve biyokimyasal cevapları belirlemek amacı ile 7 farklı popülasyon üzerinden yürütülmüştür (Çizelge 2.1, Şekil 2.1).
Araştırmada kullanılan kayacık tohum materyali, yedi farklı popülasyondan 2012 yılında Ekim-Kasım aylarında toplanmıştır. Kayacık tohumlarının doğal yayılış alanlarına göre değişik zamanlarda her bir popülasyondan en az 10 ağaçtan temin edilmiştir. Kanatlı olarak laboratuvara getirilen ve serin bir ortamda serilerek bekletilen tohumlar, elle ovularak kanatlarından ayrılmıştır. Kanatlarından ayrılan tohumlar yabancı maddelerden arındırılmıştır. Tohumlar alkollü su (%50) içerisinde yüzdürülerek boş tohumlar uzaklaştırılmıştır. Bu şekilde ayrılan ve temizlenen tohumlar hava kurusu hale gelmesi için 24 saat kadar oda sıcaklığında serili bırakılmış ve sonra ağzı kilitli poşetlere konularak çimlendirme testlerine kadar buzdolabında (3± 2 ̊C) saklanmıştır.
Çizelge 2.1. Çalışılan Popülasyonlara İlişkin Bazı Özellikler
Numara Populasyonlar Enlem Boylam Rakım (m)
1 Antalya-Finike 36º 19´ 30º 05´ 820 2 Erzurum-İspir 34º 27´ 41º 00´ 1947 3 Düzce-Yığılca 40º 55´ 31º 20´ 550 4 Adana-Saimbeyli 38º 01´ 36º 06´ 1225 5 Antalya-Akseki 37º 05´ 31º 46´ 1300 6 Sinop-Duvarsöküğü 41º 47´ 34º 37´ 450 7 Kastamonu-Şehdağ 41º 47´ 33º 07´ 700
Şekil 2.1. Kayacığın Türkiye’deki doğal yayılış alanları ve tohum toplanan popülasyonlar.
2.1.2. Katlama ve Çimlendirme Çalışmaları
Çalışmada, katlama işlemlerinde perlit, saklama kapları ve buzdolabı kullanılmıştır. Katlama işlemlerinde tohumlar ilk olarak tül torbalar içerisine yerleştirilmiş ve daha sonra saklama kapları içerisine perlit arasına yerleştirilerek katlama yapılmıştır. Düzenli olarak kapların nem içerikleri kontrol edilmiş ve gerektiğinde saf su ilavesi yapılmıştır. Soğuk katlamalar için sıcaklığı ayarlanabilir buzdolabı (2 0
C) kullanılmıştır.
Kayacık türlerinde Kulac vd., (2013a ve 2013b)’nin yapmış oldukları çalışmanın sonuçları dikkate alınarak aşağıdaki ön işlem uygulanmıştır:
Kontrol (+ 4 oC) ,
Perlitte 2 ay soğuk (+ 2 oC),
Çimlendirme işlemleri + 6 oC’de gerçekleştirilmiştir.
Katlama işlemi sırasında tohumlar, tül torbalar içerisinde tabakalar halinde perlit ortamına yerleştirilmiştir. Tohumlar her 15 günde bir çıkarılıp bir saat havalandırıldıktan sonra saf suyla yıkanıp tekrar saklama kaplarına yerleştirilmiştir. Çimlendirme işlemleri +6 oC’de sıcaklığı ayarlanabilir buzdolaplarında
2.2. YÖNTEM
2.2.1. Kuraklık Stresine Maruz Bırakılan Kayacık Fidanlarının Bazı Morfolojik Karakterlerin Ölçülmesi
Kuraklık stresi çalışmaları için 7 farklı populasyondan toplanan tohumlardan elde edilen tüplü fidanlarda yapılmıştır. 1+0 yaşındaki fidanlara 3 farklı sulama sistemi (haftada 2 kez sulanan, haftada 1 kez sulanan, 2 haftada bir kez sulanan) uygulanmıştır. Haziran ve Ekim 2013 tarihleri arasında her ayda bir kez tekrarlanan ölçümlerde, 3 farklı sulama rejiminden ve 7 farklı popülasyonun her birinden rastgele seçilen 3’er adet fidan kullanılarak her ölçüm için 63 fidan kullanılmıştır. Toplamda 63x5=315 adet fidanda ölçüm yapılmıştır. Bu ölçümlerde fidanların Kök Boğazı Çapı (KBÇ), Fidan Boyu (FB) ve Toplam Biyokütle ölçümleri yapılmıştır.
7 farklı popülasyondan her birinden rastgele seçilen 3’er adet fidanda; fidan boyu, kök boğazından tepe tomurcuğunun ucu arasındaki uzunluk olarak alınmış ve cetvel yardımıyla 0,1 cm duyarlılıkta ölçülmüştür. Her bir fidanın kök boğazı çapı 0,01 cm duyarlıkta dijital mikrokumpas yardımıyla ölçülerek belirlenmiştir. Toplam biyokütle 0,001 gr hassasiyetle ölçülmüştür. Gövde ve kök biyokütlesinin toplamı şeklinde yapılmıştır. Kök boğazından kesilen fidan ve kökün toprağından ayrılarak kurulanarak yaş ağırlıkları hassas teraziyle (0,001 gr hassasiyetle) ölçümü yapılmıştır.
2.2.2. Kuraklık Stresine Tabi Tutulan Fidanlarda Bazı Fizyolojik ve Biyokimyasal Karakterlerin Ölçülmesi
Kuraklık stresi çalışmaları için 7 farklı populasyondan toplanan tohumlardan elde edilen tüplü fidanlarda yapılmıştır. 1+0 yaşındaki fidanlara 3 farklı sulama sistemi (haftada 2 kez sulanan, haftada 1 kez sulanan, 2 haftada bir kez sulanan) uygulanmıştır. Haziran ve Ekim 2013 tarihleri arasında her ayda bir kez tekrarlanan ölçümlerde, 3 farklı sulama rejiminden ve 7 farklı popülasyonun her birinden rastgele seçilen 3’er adet fidan kullanılarak her ölçüm için 63 fidan kullanılmıştır. Toplamda 63x5=315 adet fidanda ölçüm yapılmıştır. Bu ölçümlerde ksilemdeki su potansiyeli, prolin, toplam karbonhidrat içerikleri, klorofil konsantrasyon indeksi ve yapraklardaki stoma iletkenlikleri ölçülmüştür.
2.2.2.1. Ksilem Su Potansiyelindeki Oluşan Dönemsel Değişmelerin Belirlenmesi
olan basınç odası tekniği kullanılmıştır.
Mevcut (aktüel) ksilem su potansiyelini belirlemek amacıyla deneme parsellerinden her bir popülasyona ve sulamayı temsilen rastgele alınan 3 fidanda ölçümler yapılmıştır. Tüplü fidanlar şafak öncesinde laboratuara getirilmiş, toprak nemi ve sıcaklıkları ölçülerek ve fidanlar budama makası ile kök boğazı hizasından kesilerek ölçüme hazır hale getirilmiştir.
Kök boğazı hizasının üst kısmından ölçüm yapılabilecek şekilde keskin bir bıçakla, pürüzsüz ve hafif bir eğimle kesilmiştir. Kesim yüzeyinden geriye doğru yaklaşık 2-3 cm’lik kısımdaki kabuk soyularak ksilem açığa çıkarılmıştır. Bitki hemen cihaza yerleştirilerek tüpün vanası açılarak, kesim yüzeyinde su belirinceye kadar cihazın odacığına basınç dolması sağlanmıştır. Kesim yüzeyi el büyüteci ile gözlenirken su damlacıkları oluştuğu anda cihazın sübabı kapatılarak manometreden oda içindeki basınç okunmuştur. Okunan değer, ölçümü istenen, gövde ksilemi su potansiyeline, yani örnekleme anındaki mevcut bitki su gerilimine eşit kabul edilmiştir.
Gelişme dönemi başlangıcından itibaren şafak ölçümleri her 30 günde bir tekrarlanmıştır.
2.2.2.2. Prolin Tayini Ölçümleri
Prolin tayininde metod olarak Asit-Ninhidrin kullanılmıştır (Bates vd.,1973).
Karışım hazırlanırken glasiyal asetik asit, asit-ninhidrin çözeltisi, %3’lük sülfosalisik asit ve toluen eklenmiştir.
%3’lük sülfosalisilik asit hazırlanması: 6 gr sülfosalisilik asit saf su olarak 180 ml
içerisinde çözültülmüş ve 200 ml’ye tamamlanmıştır.
Ninhidrin hazırlanması: 30 ml glasiyal asite 1,25 gr ninhidrin eklenmiş ve 20 ml
fosforik asitle birlikte bir kap içerisinde 60-70 oC’ye kadar ısıtılarak karıştırılmıştır.
Rengin mavi-mor arasında bir çözeltiye dönüştüğü gözlemlenince çözeltinin hazır olduğu sonucuna varılmıştır. Soğudukça çözeltinin rengi açık sarı rengi olmuş ve bu şekilde kullanılmıştır.
Kör hazırlığı: 1 ml glasiyal asit, 1 ml sülfosalisilik asit ve 1 ml ninhidrin karışımı
vorteksde karıştırılmış daha sonra 100 oC’de 60 dakika bekletilmiş ve 10 dakika buz
banyosunda bekletilerek 4 ml toluene eklenmiş ve çözelti hazır hale getirilmiştir.
