JUGLON'UN KAVUN FiDELERiNDE UZAMA HIZI, KOTiLEDON ACILMASI VE PiGMENT

SaYI:4 Ekim 2003

JUGLON'UN KAVUN FiDELERiNDE UZAMA HIZI, KOTiLEDON ACILMASI VE PiGMENT

MiKTARLARI UZERiNE ETKiLERi

i. TERZi*

i. KOCA(:ALISKAN**

Ozet

Bu calismada, jug lon 'un kavun (Cucumis melo cv. Kis kavunu) jidelerinde uzama htzt, kotiledon acilmasi ve pigment miktarlart uzerine etkileri arasurtldi. Juglon cimlenme oncesinde uygulandiginda fidelerin kok ve govde uzama hizt, IO'3M'da artarken fO-4M ve IO-5M'da azaldi. Klorojil a, b ve karotinoid miktart IO'3M ve /O-5M'da artarken JO-4M'da azaldi. Kotiledonlar cimlenme oncesi uygulanan biitiin juglon konsantrasyonlarinda actlmamtsttr.

Juglon cimlenme sonrasinda uygulandigtnda ise, kok ve govde uzama hizt biitiin juglon uygulamalartnda azaldi. Klorojil a, b ve karotinoid miktan btittin juglon uygulamalannda artu. Kotiledonlartn tamamt butun jug/on konsantrasyonlartnda actlmisur.

Anahtar Kelimeler: Jug/on, Kotiledon, Kavun, Klorojil, Fide Uzamast.

1. Giri~

Allelopati "Sir bitki tarafmdan olusturulan ve salgilanan bazi kimyasal maddelerin, baska bitkileri olumlu veya olumsuz yond en etkilemesi" olarak tarif edilmis olup kisaca "bitkiler arasmdaki kimyasal etkilesim" olarak da tammlanabilir.

Allelopati hakkmdaki gozlernler, Milattan onceki yillara kadar uzanmakla birlikte, ilk olarak allelopati ifadesini Molish 1937 de kullanrrusnr. Ancak bu sahadaki gercek ilmi gelismeler ve allelopatinin bir ihtisas dab olarak ortaya crkmasi 1970'li

Yrd. Doc. Dr. Durnlupinar Universitesi Egitim Fakultesi, Fen Bilgisi Egitirni, KUtahya.

Ju"lonirfan@yahoo.com

Prof. Dr. Durnlupmar Universitesi Fen- Edebiyat Fakultesi. l3iyoloji BiiIUmU, KUtahya.

ismailkc@dllmillpinar,edu.tr

DUMLUPINAR UNivERSiTESi

yillardan sonra olmustur [1,2 ]. Allelopatik etkiye sahip olan kimyasal maddeye allelokirnyasal adi verilir. Bir allelokimyasal bir bitki tiiriine olumsuz bir digerine ise olumlu etki gosterebilir, Bu durum allelokimyasal maddenin tipi, yogunlugu, etkileme siiresine baghdir. Ancak, gene Ide allelokimyasallarm etkileri bitkiler iizerinde olumsuz olmaktadir, Allelokirnyasal, bitkinin koklerinden ve yapraklanndan salgilanabilir, Eger koklerden salgilanmissa dogrudan top raga, yapraklardan salmrmssa once yagrnur suyuyla yikanarak dolayh olarak topraga gecmektedir. Daha sonra topraktan diger bir bitkinin kokune ulasir ve kokten bitki icerisine almrnaktadrr [3].

Allelokimyasallar bitki metabolizmasiru etkiler. Omegin, fotosentez, solunum, iyon ahrurru [4, 5]. lyon almirm iizerine allelokimyasallann etkisi ozellikle onernlidir. Cunku rizosferde allelokimyasallarla temas halindeki ilk ogedir,

Allelokimyasallar icinde en eskiden beri bilineni ceviz agaclanndan salgrlanan juglon'dur. Bitki ttirleri tizerine kara ceviz (Juglans nigra)'nm (toksik) inhibitor etkisi allelopati 'nin en eski orneklerinden biridir. Ceviz allelopatisinden sorumlu kimyasal juglon'dur [6,7].

Juglon'un fizyolojik etkisi tam oIarak anlasrlarnarrusnr. Juglonun cesitli bitkiler tizerindeki allelopatik etkileri daha cok cimlenme ve fide buyurnesi tizerine arasnnlrmsnr. Juglon solunum ve fotosentezi azaltarak bitki buyurnesini engeller [8,9 ]. Soya fasulyesinin ve Lemna minor bitkisinin btiytimesindeki azalrna, bu bitkilerin klorofil miktan ve net fotosentezindeki azalmayla dogru iliskili bulunrnustur [8].

Juglon 'un sadece kara ceviz agaclanndan degil, diger ceviz tiirlerinden de saliverildigi belirlenrnistir [lO]. Bunlardan biride iilkemizde yaygm ceviz turu olan Juglans regia L. dir, Bu ceviz tUriinde juglon rniktannm mevsimlik degisimi incelendiginde kism en dusuk diizeyde iken llkbahar baslangicindan Nisan son una kadar diizenli bir arns daha sonra Haziran sonuna kadar bir azalma ve Temmuz basmdan Agustos ortasma kadar tekrar bir arus gosterdigi belirlenrnistir [II].

Juglon'un koklerde sentezlenip ksilem vasitasiyla bitkinin yapraklanna tasmdigi ve juglori'un bitkide Hidrojuglon seklinde bulundugu ancak daha sonra bunun oksitlenmesiyle toksik karakterli juglon'a (S-Hidroksi-I A-Naftakinon) donustugu belirtilrnistir [12]. Cevizde juglon koklerden topraga gecebilecegi gibi yapraklardan da yagmurla yikanarak top raga gecebilir, Ayrica yapraklann absisyonuyla da topraga kansir [13,14]. Yapraklarrn yagrnur sulanyla yikanrnasiyla topraga tasmir, Boylece, ceviz agacindan sahverilen juglon, kornsu bitkilerin kokleri tarafindan absorbe edilmesiyle bitki olumlu veya olumsuz etkilenmektedir [10].

Ceviz agacmdan salgilanan juglonun hem odunsu bitkiler hem de otsu bitkiler iizerine toksik oldugu rapor edilmistir [15,10].

Bitki tiirlerinin juglon'a olan hassasiyetleri cok farkhdir [16]. Juglon'a en hassas bitkilerin basinda; domates, yonca, elma, arrnut, bogurtlen, kizrl earn ve beyaz earn gelir. Juglon'a toleransh bitkiler ise; Trifolium, Ranunculus, Primula, Poa, Iris. Lilium, Helleborus, Gentiana, Vitis, Quercus, Juniperus gibi bitkilerdir

[17]. Vine aym yazar'a gore juglon'un zararli etkilerinin gozle gorulen ilk belirtileri;

uctaki buyume bolgesinde zayif gelisme, bitkide kismen veya tamamen solma, bazi dokularda esmerlesme olarak siralanabilir.

Juglon 'un bitkiler iizerine allelopatik etkileri genelde toksiktir ancak bazen faydahdrr. Onceki bir cahsmada domates, hiyar, tere ve yonca bitkilerinin fide buyumesi juglon tarafmdan guclt; bir sekilde engellenrnistir. Fakat juglonun kavunda fide buyumesini artrrdrgi tespit edilmistir [18].

Juglon'un etkisiyle ilgili olarak yapilan bir cok cahsmaya ragmen henuz juglon'un bitkiler uzerindeki fizyolojik rolu ortaya konamarmsnr. Bu yuzden, daha once kavun uzerinde juglon'un olumlu etkisinin belirlendigi cahsmarrnz esas almarak bu cahsmada juglon'un kavun fidelerinde uzama hizr, kotiledon acilma oram ve pigment miktarlan iizerine etkisinin belirlenmesi amaclanrmstir.

2. MA TERYAL ve YONTEM

2.1 Fidelerin Yetistlrtlmesi

Bu arastirmada, bitki materyali olarak kavun ( Cucumis meLo cv. KI~

Kavunu) kullamlrmsnr. Tohumlar AGROMAR A. ~.'den temin edilrnistir, TohumIar, ekirnden once % 1'lik sodyum hipoklorit icerisinde 5 dk. ylizeysel sterilizasyona tabi tutulmuslardir. Daha sonra 3 kez saf su ile yikanarak, oda sartlannda saf su icerisinde 2 saat sismeye birakilnuslardir, Filtre kagitlan uzerinde oda sicakhgmda onceki agirhklanna ulasincaya kadar kurutulmuslardir [19]. Bu tohumlann icinden dolgun, saglam gorunuslu ve benzer buyuklukte olan tohumlar secilerek gruplara aynlrmsnr. Juglon cozeltisi 10'3 M juglon'un 40°C de manyetik kanstmcida 24 saat kanstinlmasryla hazrrlanrrusnr. Daha sonra cozelti 10'4 M ve 10'

5M'a safsu ile seyreltilmistir [10].

Calrsmamizda iki farkh uygulama yapilrmstir. Birincisinde juglon dogrudan tohumlara cimlenme oncesi uygulanrmstir. Ekime hazirlanrms tohumlar, 12 cm caph petrilere, yaklastk 2 em arahklarla ekilmislerdir. Petri kutulan tohum ekiminden once etuvde 115°C de sterilize edilip tabamna iki kath filtre kagrdi yerlestirilmistir.

Petriler yapilacak uygulamaya gore gruplandmlrmsnr. Bu uygulamalardan petrilere saf su (kontrol) veya juglon cozeltisi ilave edilip tohumlar her petriye en az 20 tohum olacak sekilde yerlestirildikten soma petriler bitki buyutrne kabinine konulmustur,

Ikinci uygulama ise tohumlar cimlendirildikten sonra fidelere juglon uygulamasi yapilrms ve buyutme ortarm olarak perlit kullamlrmsnr. Bunun icin once tohumlar 1. uygulamadaki gibi saf suda petrilerde cimlendirilmis sonra icine perl it konulmus 12x5cm ebatlardaki plastik deney saksrlanna transfer edilmistir, Yedi gun petrilerde cimlendirildikten sonra fideciklerin aym buyuklukte olanlan secilerek transfer islemi yaprlrmstir. Sonra fideciklerin bulundugu kaplara saf su veya juglon

DUMLUPINAR UNivERSiTESi

cozeltileri uygun miktarlarda ilave edilmistir. Bunu takiben kaplar isrk siddeti 20.

000 liix olan bitki biiyiitme kabinine yerlestirilmislerdir . Kabinin iklim sartlan "14 saat isik / 24 DC sicakhk / % 70 nispi nem" ve "10 saat karanhk / 18 DC sicakhk / % 80 nispi nem" olarak ayarlanrmstir [20]. Her iki uygulamada da kavun tohumlan 17 giin boyunca bitki biiyiitme kabininde (fitotronda) buyutulmustur,

2.2 Kok ve Govdenin Uzama Hizmm Belirlenmesi

Kavun tohum cimlenmesinin 17. giinii sonunda fidelerin kok ve govdeleri birlesme yerlerinden jiletle kesilerek aynlrms ve uzunluklan bir cetvel yardirm ile olculmustur [21]. Bir petrideki veya kaptaki koklerin uzunluklan toplammm tohum sayisma bolunmesiyle bitki basma ortalama kok uzunlugu hesaplanrmsnr. Ortalama govde uzamasi da aym sekilde belirlenrnistir. Uzama luzlan ise asagidaki formiile gore hesaplanrmsnr [10].

Uzama htzi =Luygulamadan sonraki ortalama uzama (cm) Uygulama scnrasi siire (gun)

2.3 Klorofil ve Karotinoid Miktanmn Tayini

Bitki kotiledonlarmdaki pigment tayini [22] gore spektrofotometrik yontemle belirlenrnistir. 0,05 g kotiledon 5 ml % 80 aseton icerisinde havanda homojenize edilip tiilbent bezinden siiztildiikten sonra masa santrifujunde 15 dk.

siireyle 3500x g hizda santrifujlenmistir. Daha sonra siipernatant % 80 aseton ile 10ml'ye tamamlanrmsnr, Bu ornegin, spektrofotometrede 645, 663, 450 nm dalga boylannda absorbans degerleri okunmustur. Elde edilen degerler asagidaki denklemlerde yerine konularak klorofil ve karotinoid miktarlan once mg / I cinsinden sonra pigment "mg /g kotiledon " cinsinden hesaplanrmstir.

KJorofil a (mg/I) = 12,7x ~63- 2,69x A645

Klorofil b (mg/I) = 22,9x ~5 - 4,68x A663

Karotinoid (mgll) = 4,07x ^~5D -(0,0435 x klorofil a mg/I +0,367 x klorofil b mg/I)

3. SONUe; VE TARTI~MA

Juglon'un kavun fideleri iizerine cimlenme oncesi ve cimlenme sonrasi uygulamalanm genel bir sekilde degerlendirirsek; her iki uygulamada da konsantrasyona bagh olarak olumlu ve olumsuz sonuclar elde edilmistir.

Cimlenrne oncesinde uzama hizi; kontrole gore, kokte 1O-4M ve 1O-5M'da azalrms 1O-3M'da artmrsnr. Govde uzama hrzi, I 0-3M'da kontrole gore artrmsnr. 10- 5M'da kontrolle ayru seviyede bulunmus; 1O-4M'da olumsuz bir sekilde etkilenmistir. Govde/kok uzama hizi oraru, butun juglon konsantrasyonlarda kontrole gore artrmstir (Cizelge 3.1).

Cizelge 3.1. Juglon'un Cimlenrne Oncesi Uygulanmast Halinde Kavun Fidelerinde Uzama HIZI Ozerine Etkisi.

Juglon Kok Govde Govde/Kok

(Uzama hizr) (Uzama hrzr) (Uzama hizi)

oram

1,57 0,46 0,29

1,87 0,56 0,30

1,32 0,44 0,33

1,43 0,46 0,32

Kontrol lO-3M lO-4M lO,5M

---

Cirnlenme sonrasi uygulamada kok ve govde uzama hizr, butun juglon konsantrasyonlannda kontrolle mukayese edildiginde azalrmstir. Govde uzama hizr ise butun uygulamalarda kontrolle karsilastmldigmda azalrmstir. Govde/kok uzama hizi orarn 1O,5M ve1O,3M'da kontrole gore azaldrgi 10-4 M'da arttigi gorulmustur (Cizelge 3.2 ).

Cimlenme oncesinde uzama hizmda en iyi arns 1O,3M'da elde edilmistir.

Ancak 1O'4M ve 1O,5M'da ise kontrole gore azalmrstrr. Kavun ilzerinde juglon'un olumlu allelopatik etkisi onceden [18] dismda rapor edilrnemisse de, juglon 'un diger bazi bitkiler uzerinde olumlu etkisinden bahsedilmektedir [10,17,23].

Cizelge 3.2. Juglon'un Cimlenrne Sonrasi Uygulanmasi Halinde Kavun Fidelerinde Uzama H1ZI Uzerine Etkisi.

Juglon Govde Govde/Kok

(Uzama hizr) (Uzama hizt) oram

0,70 0,90

0,36 0,52

0,65 1,03

0,54 0,79

Kok (Uzama hrzi)

Kontrol 0,77

lO'3M 0,68

lO'4M 0,63

lO,5M 0,68

DUMLlJPINAR UNivERSiTESi

Cimlenme sonrasi butun uygulamalarda uzama hizmm juglon tarafmdan olumsuz etkilenmesinin sebebi olarak, saf suda biiyiitiildiikten soma buyutme kaplanna transfer edilip, juglon uygulanan fidelerin juglon'a adapte olamamasi dusunulebilir. Cunku koklerden alman juglon dogrudan fidenin iist krsrrnlanna tasmmaktadir, Cimlenrne oncesi uygulamalarda ise tohum kabugu (testa) koruyucu bir kihf gorevi yaptigmdan juglon'un tohuma girisi birden degil tedricidir. Bu sayede tohumda juglon'a karst bir uyum mekanizmasi olusturulrnus olabilir.

Nitekim ladin tohumlannda juglonu detoksifiye eden bir biyokimyasal rnekanizrnanm varligmdan bahsedilmistir [24]. Halbuki juglon fideye verildiginde koklerle juglon'un dogrudan ternasi ve bitkide hizh tasmmasi sonucu bitkinin her tarafma yayilabilir. Bu da bitkinin juglona adaptasyon saglamasma izin vermez.

Boylece fide buyumesi engellenrnis olabilir. Diger taraftan juglon uygulanan fidelerin kok uclannda esmerlesme oldugunu, bu calismada gozledik, Bu da fidenin juglona karst bir reaksiyon belirtisidir. Zira strese maruz kalan bitki dokulannda esrnerlesme gorulmesi oldukca yaygm bir durumdur [1].

Cizelge 3.3. Juglon'un Cimlenrne Oncesi Uygulandigmda Kavun Fidelerinin Kotiledonlarmdaki Pigment Miktarma Etkisi.

Pigment (mgt g kotiledon) lO-sM

Juglon

10-3M Kontrol

Klorofil a 0,44 0,59 0,39 0,52

Klorofil b 0,40 0,49 0,38 0,42

Karotinoid 0,12 0,18 0,11 0,15

Cirnlenrne oncesi fide kotiledonlarmdaki klorofil a, klorofil b miktan I

a-

ve 1O-5M juglon konsantrasyonunda artarken, 10-4 M'da azalrmsnr. Karotinoid miktan da, 1O-3M ve 1O-5M'da kontrole gore artarken, 1O-4M'da olumsuz yonde etkilenrnistir (Cizelge 3.3.).

Cimlenrne somas Iuygulamada, kontrole gore klorofil a ve klorofil b butun juglon konsantrasyonlannda artrmsnr. Karotinoid miktan, butun juglon konsantrasyonlannda kontrolle mukayese edildiginde artmrsnr (Cizelge 3.4 ).

Cimlenme oncesi ve sonrasi juglon uygulamalan karsilastmldigmda, cimlenrne sonrasi uygulanan juglon kotiledonlardaki pigmentlerin miktanm cimlenme oncesi uygulananjuglon'a gore daha cok artrrnsnr.

Cizelge 3.4. Juglon'un Cimlenme Sonrasi Uygulandigmda Kavun Fidelerinin Kotiledonlanndaki Pigment Miktarma Etkisi,

Juglon

Pigment (mg! g kotiledon) Kontrol lO-3M lO-4M

lO-sM

Klorofil a 0,27 0,60 0,55 0,63

Klorofil b 0,12 0,49 0,39 0,47

Karotinoid 0,12 0,14 0,18 0,18

Cimlenrne sonrasi juglon uygulanmasi durumunda kotiledonlar kontrolde oldugu gibi uygulamarun 3. gununden itibaren % I 00 acilrrustir (Cizelge 3.5). Bu olay bitkinin gelisirninde olumlu bir kriterdir. Boyle olmasina ragmen fidelerin kok ve govde uzamasi uzerinde ayru olumlu etki gorulmernistir. Cirnlenme oncesi juglon uygulanmasi durumunda ise butun konsantrasyonlarda kotiledonlar acilmarmsnr.

Yani, kotiledonlann acilma yuzdesi stfirdir.

Kavunda juglon uygulamasiyla kotiledonlann acilrm yuzdesi ile ilgili herhangi bir cahsmaya rastlarnlmarmsnr. Bu yuzden bir karsilastirrna imkam yoktur.

Ancak kotiledon acilma orarn ile fide uzamasi arasmda negatif bir iliski bulundugu anlasilmaktadrr.

Cizelge 3.5. Cimlenme Sonrasi Juglon Uygulamasmdan Itibaren Kavun Fidelerindeki Koti ledon lann Acilma Yuzdesi, (Cimlenme oncesi juglon uygulanmasmda kotiledonlar hie acilmadigmdan bu durum gosterilmemistir),

Giinler

Juglon 1.

2. 3.

5.

7.

Kontrol 10 90 100 100 100 100 100

lO-3M 10 80 100 100 100 100 100

lO-4M 10 90 100 100 100 100 100

lO-sM 10 60 70 80 90 90 90

DUMLUPINAR UNivERSiTESi

Bu arastirma gostermistir ki, kavun uzerinde juglon'un etkisi uygulama safhasma gore degismektedir, Yani, juglon tohumlar uzerine dogrudan uygulandigmda uzama hizi IO-3M'da artarken, diger konsantrasyonlarda azalrnaktadir. Ancak juglon cimlenrne sonrast fidel ere uygulandiginda ise butun konsantrasyonlarda uzama hrzi azalmaktadtr. Yani, juglon tohuma uygulandigmda olumlu ancak fideye uygulandigmda olumsuz etki gostermektedir, Bunun pigment miktan ve kotiledon acilma yuzdesiyle dogrudan bir ilgisinin oldugunu soylernek zordur. Bu cahsmadan elde edilen sonuclar, gelecekte bu konuda yapilacak aynntrh cahsmalara 1~lktutacaktir,

KAYNAK<;A

[1] M. G. Hale,and D. M. Orcut, The physiology of plants under stress, Blacksburg, Virginia, USA, 206 pp. (1987).

[2] S. J. H. Rizvi and, V. Rizvi, Allelopathy, Chapman and Hall. New York, USA, (1992),480 pp.

[3] E. L. Rice, Allelopathy - an update, The Bot. Rev. 45, (1979), 15-109.

[ 4 ] N. E. Balke, M. P. Davis, and C. C. Lee, Conjugation of allelochemicals by plants, In: Allelochemicals: Role in Agriculture and forestry Waller, G. R., ed., American chemical Society Washington, D. C. A. C. S. Symposium Series, 330, (1987),214-227.

[5 ] F. A. Einghelling, Mechanisms and modes of action of allelochemicals, (1986), 171-188, in A. R. Putman and C. S. Tang (eds.), The Sciences of Allelopathy., Wiley interscience, New York.

[6] E. L. Rice, Allelopathy, Academic Press New York(1984), 422 pp.

[ 7] R. J. Vyvyan, Allelochemicals as leads for new herbicides and agrochemicals, Tetrahedron. 58, (2002),1631-1646.

[8] A. M. Hejl, F. A. Einhellig and 1. A. Rasmussen, Effects of jug lone on growth, photosynthesis and respiration, J. Chern. Ecol. 19, (1993),559- 568.

[9] S. Jose and A.R .. Gillespie, Allelopathy in black walnut (Juglans nigra L.) alley cropping: II. Effects of jug lone on hydroponically grown corn (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L. Merr.) growth and physiology, Plant and soil. 203, (1998),199-205.

[ 10] W J. Rietveld, Allelopathic effects of jug lone on germination and growth of several herbaceous and woody species, J. Chern. Ecol. 9, (1983), 295-308.

[ 11] E. Tekintas, A. Tannsever, ve K. Mendilcioglu, Cevizlerde Juglon izolasyoznu ve juglon iceriginin ytlltk degisimi uzerinde arasttrmalar, Ege Univ. Zir. Fak. Der. 25, (1988), 215-225.

[12]

c.

[13] H. B. Tukey and R. A Mecklenburg, Leaching of metabolites from foliage and subsequent reabsorption and redistribution of the leachate in plants, Arner. J. Bot. 51, (1964), 737-742.

[ 14] R. H. Whittaker and P. P. Feeny, Allelochemics: Chemical interactions between species, Science. 171, (1971), 757-770.

[15] D. T. Funk, P. J. Case, W. J. Rietveld and R. E. Plares, Effects of Jug lone on the growth of coniferous seedlings, Forest Sci., 25, (1979), 452- 454.

[16] S. Bettina, DJ. Leopold and D.C. Walton, Seasonal patterns of Jug lone in soil beneath juglans nigra (Black walnut) and influence of 1. nigra on understory vegetation, Jour. Chern. Ecol. 16, (1973), 1111-1130.

[17] 0, Piedrahita, Piedrahita ,Factsheet. 11, (1984), 7-8.

[ 18]

i.

i.

76, (2001), 436-440.

[ 19]

S.

(20] V. Seniz, Genel Sebzecilik, Uludag Univ. Zir. Fak. Ders Notlan, No 53, (1993),230 sayfa.

[21] S. Bozcuk, Domates (Leycopersicum esculentum Mill.) arpa (Hordeum vulgare L.) ve pam uk (Gossypium hirsitum L.) bitkilerin biiyiime ve gelismelerinde tuz Kinetin etkilesimi uzerine arasurmalar, (Docentlik tezi) Fen FakUltesi, Botanik

ner.,

[22] D. L. Amon, Copper enzymes in isolated chloroplasts PFO in Beta vulgaris, Plant Physiol. 24, (1949) 1-15.

[23] T. K. Boes, Allelopathy: Chemical interactions between plants, Am.Nurs.

163, (1986), 67-72.

[24] J. Segura-Aguilar, 1. Hakrnan and J. Rydstrorn, The effect of 5 OH-J,4 naphthoquinone on Norway spruce seeds during germination, Plant Physiol. 100, (1992), 1955-1961.