Investigation of Root Development and Phenotypic Root Architecture in Curly and Cos Type Lettuce Varieties

Year 2021, Volume: 11 Issue: 2, 120 - 130, 23.12.2021

Dilek Kandemir , Güldane Tuğba Şahin , Ahmet Balkaya , Şeyma Sarıbaş

https://doi.org/10.53518/mjavl.993251

Cited By: 1

Abstract

 It has been determined that many tolerance characteristics against soil-borne biotic and abiotic stress factors in cultivated plants are closely related to root system architectures. In this study, it was aimed to examine the phenotypic root characteristics that make up the root system architecture of curly and Cos types of lettuce. In the study, 8 cultivars of two different lettuce types were examined in terms of total root length, average root diameter, root surface area and root volume characteristics. It was determined that there were statistically significant differences only between Cos lettuce varieties. In addition, the proportional diameter class values of the root lengths of the varieties in the lettuce types were also examined. The ratio of root lengths with a diameter of less than 1 mm in total root lengths is an important parameter and shows the tendency of the variety to form hairy roots. It was determined that there were statistically significant differences at the level of 5% among the curly lettuce varieties and at the level of 1% among the cos lettuce varieties. In terms of hairy root tendency, KM2 (86.56%) in curly lettuce type and YM4 ( 92.66%) in Yedikule lettuce type showed higher values. At the end of the 60th day, the total root length was changed between 2705.4 cm (KM2) and 3086.4 cm (KM3) in curly lettuce varieties and 1902.6 cm (YM2) and 2838.4 cm (YM4) in Yedikule lettuce varieties. In general, it was determined that the phenotypic root characteristics that make up the root system architecture of the lettuce plant have higher values in the curly lettuce type and cos lettuce varieties had a higher hairy root tendency. It is thought that it will be useful to include studies on the effects of root architecture on water and fertilizer use in the future.

Keywords

Phenotypic root traits, root system, lettuce, WinRhizo program

Kıvırcık ve Yedikule Tipi Marul Çeşitlerinin Kök Gelişimi ve Kök Sistemi Mimarisi Yönünden İncelenmesi

Abstract

Kültür bitkilerinde toprak kaynaklı biyotik ve abiyotik stres faktörlerine karşı dayanıklılık düzeyinin, kök sistemi mimarileri ile yakından ilişkili olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmada; kıvırcık ve Yedikule tipi marul çeşitlerinin kök sistemi mimarisini oluşturan fenotipik kök özelliklerinin dijital kök görüntüleme sistemlerinden yararlanarak ayrıntılı olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırmada, iki farklı marul tipinde farklı firmalardan temin edilen toplam 8 çeşitte (Melina, Funtime, Asturion, Emocion, Mozole, Manto, Likea ve Presidential) kök uzunluğu, ortalama kök çapı, kök yüzey alanı ve kök hacmi özellikleri yönünden kök sistemi mimarileri incelenmiştir. Yedikule marul çeşitleri arasında belirtilen kök parametreleri yönünden istatistiksel olarak önemli düzeyde farklılıkların olduğu, ancak kıvırcık marul çeşitleri arasında ise belirgin bir farklılığın olmadığı tespit edilmiştir. Çalışmada yer alan marul tiplerinde çeşitlere ait kök uzunluklarının oransal çap sınıf değerleri de incelenmiştir. Toplam kök uzunlukları içerisinde, 1 mm’den daha küçük çaplı kök uzunluklarının oranı önemli bir parametredir ve çeşidin saçak kök yapma eğilimini gösterir. Oransal çap sınıf değerleri bakımından kıvırcık marul çeşitleri arasında %5 düzeyinde ve Yedikule marul çeşitleri arasında %1 düzeyinde istatistiksel olarak önemli düzeyde farklılıkların olduğu belirlenmiştir. Saçak kök yapma eğilimi bakımından kıvırcık marul tipinde %86.56 değeri ile KM2 çeşidi, Yedikule marul tipinde %92.66 değeri ile YM4 çeşidi ön plana çıkmıştır. Çalışmada 60. gün sonunda toplam kök uzunluğunun, kıvırcık marul çeşitlerinde 2705.4 cm (KM2) ile 3086.4 cm (KM3) ve Yedikule marul çeşitlerinde ise, 1902.6 cm (YM2) ile 2838.4 cm (YM4) arasında değişim gösterdiği tespit edilmiştir. Genel olarak, marul bitkisinde kök sistemi mimarisini oluşturan fenotipik kök özelliklerinin kıvırcık marul tipinde daha yüksek değerlere sahip olduğu ve Yedikule marul çeşitlerinin saçak kök yapma eğiliminin daha fazla olduğu saptanmıştır. Kök mimarisine ilişkin bu sonuçların gelecekte bitkilerde su ve gübre kullanımı üzerindeki etkilerine ilişkin çalışmalarda yararlı olacağı düşünülmektedir.

Keywords

Fenotipik kök özellikleri, kök sistemi, marul, WinRhizo programı

References

• Açıkgöz E 2001.Yem Bitkileri. Uludağ Üniversitesi Güçlendirme Vakfı 182: 584 s.
• Ayers RS, Westcot DW 1989. Salinity Problems. Water Quality for Agriculture. FAO, Rome, Italy, s: 1-32.
• Balkaya A, Özgen R 2019. Türkiye’de marul yetiştiriciliğinin tarımsal üretimdeki yeri ve ekonomik önemi. Marul Tarımı (Özel Sayı). Tarım Gündem Dergisi ISBN:978-605-7846-39-6.
• Bektaş H 2021. The effect of salt stress on root development and architecture in common grasspea (Lathyrus sativus L.) Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 23: 793-799.
• Bertucci MB, Suchoff DH, Jennings KM, Monks DW, Gunter CC, Schultheis JR, Louw FJ 2018. Comparison of root system morphology of cucurbit rootstocks for use in watermelon grafting. HortTechnology 28: 629-636.
• Comas L, Becker S, Cruz VMV, Byrne PF, Dierig DA 2013. Root traits contributing to plant productivity under drought. Frontiers Plant Science 4: 442.
• Denli N 2015. Marul Yetiştiriciliği. https://arastirma.tarimorman.gov.tr. (Erişim tarihi: 15 Ağustos, 2021).
• Eissenstat DM 1992. Costs and benefits of constructing roots of small diameter. Journal of Plant Nutrition 15(6-7): 763-782.
• Eşiyok D 2012. Kışlık ve Yazlık Sebze Yetiştiriciliği. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü, İzmir, 404s.
• Günay A 2005. Sebze Yetiştiriciliği (Cilt II). Meta Basımevi, İzmir. s: 229-237.
• Güvenç İ 2016. Sebzecilik: Temel Bilgiler Muhafaza ve Yetiştiricilik. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü, Kahramanmaraş. s: 327-328.
• Horuz A, 2019. Gübreleme. Marul Tarımı (Özel Sayı). Tarım Gündem Dergisi ISBN:978-605-7846-39-6.
• Huang B, Eissenstat DM 2000. Linking hydraulic conductivity to anatomy in plants that vary in specific root length. Journal of the American Society for Horticultural Science 125(2): 260- 264.
• Jackson LE 1995. Root architecture in cultivated and wild lettuce (Lactuca spp.). Plant, Cell & Environment 18(8): 885-894.
• Johnson WC, Jackson LE, Ochoa O, Van Wijk, R Peleman J, Clair DS, Michelmore RW 2000. Lettuce, a shallow-rooted crop, and Lactuca serriola, its wild progenitor, differ at QTL determining root architecture and deep soil water exploitation. Theoretical and Applied Genetics 101(7): 1066-1073.
• Kanal A, Balkaya A, Karaağaç O 2021. Capsicum baccatum türüne ait biber genotiplerinin fenotipik kök özellikleri yönünden seleksiyonu. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 26(1): 19-33.
• Kandemir D, Bayındır S 2019. Yetiştirme Tekniği. Marul Tarımı (Özel Sayı). Tarım Gündem Dergisi ISBN:978-605-7846-39-6.
• Karaağaç O, Balkaya A 2019. Günümüz üretiminde kullanılan çeşit grupları ve özellikleri. Marul Tarımı (Özel Sayı). Tarım Gündem Dergisi ISBN:978-605-7846-39-6.
• Karaağaç O, Taş K, Özgen R, Kanal A, Balkaya A 2020. Capsicum türlerinin kök yapılarının incelenmesi ve kök özellikleri yönünden karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi 30(2): 266-279.
• Koevoets IT, Venema JH, Elzenga JT, Testerink C 2016. Roots withstanding their environment: exploiting root system architecture responses to abiotic stress to improve crop tolerance. Frontiers in Plant Science 7(1335), 1-19.
• Krasilnikoff G, TS Gahoonia, NE Nielsen 2003. Variation in phosphorus uptake efficiency by genotypes of cowpea (Vigna unguiculata) due to differences in root and root hair length and induced rhizosphere processes. Plant and Soil 251: 83-91.
• Lambers H, Shane MW, Cramer MD, Pearse SJ, Veneklaas EJ. 2006. Root structure and functioning for efficient acquisition of phosphorus: Matching morphological and physiological traits. Annals of Botany 98: 693–713.
• Li Q, Li X, Tang B, Gu M 2018. Growth responses and root characteristics of lettuce grown in aeroponics, hydroponics, and substrate culture. Horticulturae 4(4): 35.
• Lopez-Bucio J, Cruz-Ramirez A, Herrera-Estella L 2003. The role of nutrient availability in regulating root architecture. Current Opinion in Plant Biology 6: 280-287.
• Lovelli S, Perniola M, Di Tommaso T, Bochicchio R, Amato M 2012. Specific root length and diameter of hydroponically-grown tomato plants under salinity. Journal of Agronomy 11: 101- 106.
• Murakami T, Yamada K, Yoshid, S 2002. Root distribution of field-grown crisphead lettuce (Lactuca sativa L.) under different fertilizer and mulch treatment. Soil Science and Plant Nutrition 48(3): 347-355.
• Murat Doğru Ş, Çilingir A 2019. Toprak ve iklim istekleri. Marul Tarımı (Özel Sayı). Tarım Gündem Dergisi ISBN:978-605-7846-39-6.
• Özgür M 2016. Maydanoz ve Salata-Marul Yetiştiriciliği. Ünite 7. Bahçe Tarımı-II. Anadolu Üniversitesi Yayını No: 2358. Açık Öğretim Fakültesi Yayını No:1355.
• Paez-Garcia A, Motes CM, Scheible WR, Chen R, Blancaflor EB, Monteros MJ 2015. Root traits and phenotyping strategies for plant improvement. Plants 4: 334-355.
• Pereira-Dias L, Lopez-Serrano L, Castell-Zeising V, Lopez-Galarza S, San Bautista A, Calatayud A, Fita A 2018. Different root morphological responses to phosphorus supplies in grafted pepper. Bulletin UASVM Horticulture 75(1): 59-61.
• Sarıbaş Ş, Balkaya A, Kandemir D, Karaağaç O 2019. Yerli patlıcan anaçlarının (Solanum melongena x Solanum aethiopicum) köklenme potansiyeli ve fenotipik kök mimarisi. Black Sea Journal of Agriculture 2(3): 138-146.
• Sarıbaş Ş, Şen Z 2019. Morfolojik Özellikler. Marul Tarımı (Özel Sayı). Tarım Gündem Dergisi ISBN:978-605-7846-39-6.
• Suchoff DH, Gunter CC, Louws FJ. 2017. Comparative analysis of root system morphology in tomato rootstocks. HortTechnology 27(3): 319-324.
• Şalk A, Arın L, Deveci M, Polat S 2008. Özel Sebzecilik. Namık Kemal Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Bahçe Bitkileri Bölümü, Tekirdağ, 485s.
• Wulfsohn D, Nyengaard JR 1999. Simple stereological procedure to estimate the number and dimensions of root hairs. Plant and Soil 209(1): 129-136.