Role of Gibberellic Acid (GA3) in Improving Salt Stress Tolerance of Wheat (Triticum avestivum)

Year 2024, Volume: 7 Issue: 2, 86 - 93

Neslihan Doruk Kahraman , Onur Okumuş

https://doi.org/10.55257/ethabd.1560194

Abstract

Salinity is a critical environmental factor that adversely affects crop growth and productivity. This study aimed to evaluate the effects of gibberellic acid (GA3) on germination, shoot length, root length, and biomass of two wheat cultivars (Demirhan and Fazılbey) under varying levels of salt stress (0, 5, and 10 dS/m NaCl). GA3 was applied at concentrations of 100 and 200 ppm to assess its potential in alleviating the adverse effects of salinity. The results revealed that GA3 significantly improved germination percentage, shoot length, and root length in both cultivars, with the Demirhan cultivar showing more pronounced responses under higher salt stress. A biplot analysis highlighted the interaction between GA3 treatment, salinity levels, and cultivar performance, confirming the positive role of GA3 in mitigating the detrimental effects of salinity. These findings suggest that GA3 can be an effective strategy for enhancing wheat growth in saline soils. Further studies are recommended to optimize GA3 concentrations and evaluate its long-term effects under field conditions.

Keywords

Gibberellic acid, wheat, salinity, germination, biplot analysis

Buğdayda (Triticum avestivum) Tuz Stresine Toleransını Geliştirmede Gibberellik Asitin (GA3) Etkisi

Abstract

Tuzluluk, bitki büyümesini ve verimliliğini olumsuz yönde etkileyen kritik bir çevresel faktördür. Bu çalışma, gibberellik asidin (GA3) farklı tuz stresi seviyeleri (0, 5 ve 10 dS/m NaCl) altında iki buğday çeşidinin (Demirhan ve Fazılbey) çimlenme yüzdesi, sürgün uzunluğu, kök uzunluğu ve yaş ve kuru ağırlık üzerindeki etkilerini incelemeyi amaçlamıştır. GA3, tuzluluğun olumsuz etkilerini azaltmak için 100 ve 200 ppm konsantrasyonlarda uygulanmıştır. Sonuçlar, GA3'ün her iki çeşitte de çimlenme yüzdesini, sürgün uzunluğunu ve kök uzunluğunu önemli ölçüde iyileştirdiğini, Demirhan çeşidinin daha yüksek tuz stresi altında daha belirgin tepkiler gösterdiğini ortaya koymuştur. Biplot analizi, GA3 uygulaması, tuzluluk seviyeleri ve çeşit performansı arasındaki etkileşimi vurgulayarak, GA3'ün tuzluluğun zararlı etkilerini azaltmadaki olumlu rolünü doğrulamıştır. Bu bulgular, GA3'ün tuzlu topraklarda buğday büyümesini arttırmak için etkili bir strateji olabileceğini göstermektedir. GA3 konsantrasyonlarını optimize etmek ve tarla koşulları altında uzun vadeli etkilerini değerlendirmek için daha fazla çalışma yapılması önerilmektedir.

Keywords

Gibberellik Asit, buğday, tuzluluk, çimlenme, biplot analizi

References

• Afzal, I., Basra, S.M.A., Shahid, M., and Farooq, M., 2006. Gibberellic acid mediated seed priming enhances germination and seedling vigor of wheat under saline conditions. Journal of Agronomy and Crop Science, 192(1), 38-44.
• Almansouri, M., Kinet, J.M. and Lutts, S., 2001. Effect of salt and osmotic stress on germination in durum wheat (Triticum durum Desf.). Plant Soil, 231, 245-256. and tolerance to subsequent exposure to cold and salt stress in capsicum.
• Bahrami, H., and Razmjoo, J., 2012. Effect of salinity stress (NaCl) on germination and early seedling growth of ten sesame cultivars (Sesamum indicum L.).
• Benlioglu, B., and Ozkan, U., 2015. Bazı arpa çeşitlerinin (Hordeum vulgare L.) çimlenme dönemlerinde farklı dozlardaki tuz stresine tepkilerinin belirlenmesi. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 24(2), 109-114. (In Turkish).
• Benlioglu, B., and Ozkan, U., 2021. The influence of salinity and drought stress on some oat cultivars (Avena sativa L.) by determining some stress indexes and growth performances at the germination stage. Fresen Environ. Bull, 30, 771-778.
• Bilgiçli, N., and Soylu, S., 2016. Buğday ve un kalitesinin sektörel açıdan değerlendirilmesi. Bahri Dağdaş Bitkisel Araştırma Dergisi; 5 (2): 58-67. (In Turkish).
• Çöl, N., Akınerdem, F. 2017. Patates Bitkisinde (Solanum tuberosum L.) Farklı Miktarlardaki Hümik Asit Uygulamalarının Verim ve Verim Unsurlarına Etkisi. Selcuk Journal of Agriculture & Food Sciences, 31(3). (In Turkish).
• Doruk Kahraman, N., and Topal, A., 2024. Tuz stresine maruz kalan makarnalık buğday çeşitlerinde tohum çimlenmesinin fizyolojik göstergelerindeki farklılıklar. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 29(1), 148-157. (In Turkish).
• Duman, İ., and Eşiyok, D., 1998. Ekim öncesi PEG ve KH2PO4 uygulamalarının havuç tohumlarının çimlenme ve çıkış oranı ile verim üzerine etkileri. Tr. J. of Agriculture and Forestry, 22: 445–449. (In Turkish). FAO, 2022. Food and Agriculture Organization of the United Nations. http://www.fao.org/faostat/en/ [Erişim tarihi: 24.04.2023].
• Hussain, M., Malik, M.A., Farooq, M., Khan, M.B., Akram, M., and Saleem, M.F., 2009. Exogenous glycine betaine and salicylic acid application improves water relations, all ometry and quality of hybrid sunflowe runder water deficit conditions. J Agron Crop Sci, 195:98–109
• Khajeh-Hosseini, M., Powell, A.A., and Bingham, I.J., 2003. The interaction between salinity stress and seed vigour during germination of soybean seeds. Seed Science & Technology, 31: 715-725. Kopecká, R., Kameniarová, M., Cerny, M., Brzobohatý, B., and Novák, J., 2023. Abiotic stress in crop production. Int. J. Mol. Sci. 24, 6603.
• Mano, Y., and Takeda, K., 1997. Mapping quantitative trait loci for salt tolerance at germination and the seedling stage in barley (Hordeum vulgare). Euphytica, 94(3), 263-272.
• Munns, R., and Tester, M., 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review of Plant Biology, 59, 651-681.
• Okumus, O., Say, A., Eren, B., Demirel, F., Uzun, S., Yaman, M., and Aydın, A., 2024. Using Machine Learning Algorithms to Investigate the Impact of Temperature Treatment and Salt Stress on Four Forage Peas (Pisum sativum var. arvense L.). Horticulturae, 10, 656. https://doi.org/10.3390/ horticulturae10060656
• Okumuş, O., Kahraman, N. D., Oğuz, M. Ç., and Yıldız, M., 2023. Magnetic field treatment in barley: improved salt tolerance in early stages of development. Selcuk Journal of Agriculture and Food Sciences, 37(3), 556-569.
• Oral. E., Altuner, F., Tunçtürk, R., and Baran, İ., 2019. Gibberellik asit ön uygulamasına tabi tutulmuş Triticale (x Triticosecale Wittmack)’de tuz (NaCl) stresinin çimlenme üzerine etkisi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Tarım ve Doğa Dergisi, 22, 235-242. (In Turkish).
• Patwa, N., and Penning, B. W., 2020. Environmental impact on cereal crop grain damage from preharvest sprouting and late maturity alpha-amylase, in Sustainable agriculture in the era of climate change. Eds. Roychowdhury, R., Choudhury, S., Hasanuzzaman, M. and Srivastava, S. (Cham: Springer), 23-41.
• Prasad, P. V. V., Staggenborg, S. A., & Ristic, Z. (2008). Impacts of drought and/or heat stress on physiological, developmental, growth, and yield processes of crop plants. Response of crops to limited water: Understanding and modeling water stress effects on plant growth processes, 1, 301-355.
• Serin Ü., 2024. Bazı ekmeklik buğday (Triticum aestivum) çeşitlerinde tuz stresinin çimlenme ve fide gelişimine etkisi. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü 98ss. (In Turkish). Snedecor, GW, and Cochran, W.G.,1967. Statistical methods. Iowa State College Press, Iowa, USA. 6th ed., pp: 96. [Erişim tarihi: 24.01.2024].
• TUİK, 2023. Türkiye İstatistik Kurumu. http://www.tuik.gov.tr Sadeghian, S.Y., and Yavari, N., 2004. Effect Of Water-Deficit Stress On Germination And Early Seedling Growth İn Sugar Beet. Journal of Agronomy & Crop 71 Science, 190(2): 138-144.
• Wahid, A., Noreen, A., Basra, S. M., Gelani, S., and Farooq, M. 2008. Priming-induced metabolic changes in sunflower (Helianthus annuus) achenes improve germination and seedling growth. Botanical Studies, 49(2), 343-350.
• Yamaguchi, S., 2008. Gibberellin metabolism and its regulation. Annual Review of Plant Biology, 59, 225-251.
• Yaman, M., Yilmaz, K.U., 2022. The effects of different chemicals on runner yield and quality of ‘Kabarla’strawberry young plants grown in Cappadocia region. Erwerbs-Obstbau, 64(1), 85-90.
• Yıldız, S., Karagöz, F.P., and Dursun, A., 2017. Giberellik asit ön uygulamasına tabi tutulmuş hüsnüyusuf (Dianthus barbatus L.) tohumlarının tuz stresinde çimlenmesi. Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Derg. 48 (1): 1-7. (In Turkish).
• Yilmaz, K.U., Yaman, M. 2015. The effects of different chemicals on yield and quality of'Sweet Ann'strawberry nursery plants grown in Cappadocia Region–preliminary results. In III Balkan Symposium on Fruit Growing 1139 (pp. 559-564).
• Zeybek, Ş., Ardıç, M., Sezer, O., and Olgun, M., 2021. 6 farklı buğday çeşidinin bazı ekofizyolojik ve 6 farklı buğday çeşidinin bazı ekofizyolojik ve morfolojik parametrelerin incelenmesi. Research Journal Of Biologysciences, 14(2): 222-226 (In Turkish).
• Zhu, J. K., 2001. Plant salt tolerance. Trends in Plant Science, 6(2), 66-71.