Nohutta (Cicer arietinum L.) yabancı ot ilacına (Imidazolinone) dayanıklılığın kalıtımı

Abstract

Dünyada nohut (Cicer arietinum L.) üretimini sınırlandıran en önemli canlı stres faktörlerinden biri yabancı otlardır. Yabancı otlar, gerek kışlık gerekse erken nohut ekimlerinde görülen en büyük problemlerden biridir. Kışlık ekilmiş nohut alanlarında yabancı otlar %98'e kadar verim kaybına neden olmaktadır. Yabancı otlar kültürel, biyolojik ve kimyasal yöntemlerle kontrol edilebilmelerine rağmen, çevreyi en iyi koruyan yöntemler kültürel yöntemlerdir. Bununla beraber, kültürel yöntemlerden olan elle yabancı otların çekilmesi ve çapalanması nohut yetiştirilen ülkelerde işgücünün artmasından dolayı özellikle geniş alanlarda pahalı bir uygulamadır. Bunun yerine, nohutta kullanılabilen birçok yabancı ot ilacı (herbisit) vardır. Bunlar ekim öncesi, çıkış öncesi ve çıkış sonrası kullanılmaktadırlar. İlk iki uygulama, sonra çimlenen yabancı otları kontrol etmekte etkili değildirler. Çıkış sonrası kullanılabilen yabancı ot ilaçlarından da nohut olumsuz etkilenmekte ve zarar görmektedir. Yabancı otları kontrol etmede en etkili yöntemlerden biri imidazolinone (IMI) tolerant çeşit kullanmaktır. Acetohydroxyacid sentez (AHAS) olarak bilinen enzim mutasyon ıslahı ve klasik ıslah yaklaşımlarıyla değiştirilerek IMI tolerant çeşitler bulunmaya çalışılmıştır. Mutasyon ıslahıyla, kültürü yapılan nohutla kolay melezlenebilen Cicer reticulatum Ladiz.'de imidazolinone (IMI) dayanıklı özel bir mutant bulunmuştur. Bu çalışmada; (i) Cicer reticulatum'deki bu gen(ler)i kültürü yapılan nohuda aktarmak, (ii) yabancı ot ilacına toleranslılıgın (IMI toleraslılığı) kalıtımını belirlemek, (iii) AHAS ya da ALS (acetolactate synthase) enzimini ve (iv) bazı amino asitleri IMI-hassas ve IMI-toleranslı nohut hatlarında karşılaştırmak amaçlanmıştır. Bu proje, tarla ve sera denemesi olarak iki bölümden oluşmaktadır. Antalya ekolojik koşullarında yürütülen tarla denemesi Antalya ili Aksu ilçesinde bulunan Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü (BATEM) Tarla Bitkileri Bölümünde yürütülmüştür. Cicer arietinum (ACC 1054) (♀), C. reticulatum mutantı (AWC 611HR) (♂), bu anaçlardan elde edilen F1, F2 ve BC1 (ACC 1054 x F1 ve F1 x AWC 611HR) bitkileri bitki materyali olarak kullanılmıştır. Bitkilere fide döneminde önerilen dozda (20 ml/da) litrede 100 g Imazethapyr etkili maddeli herbisit (Pursuit®, BASF) uygulaması yapılmıştır. Herbisit uygulamasından sonra nohutlar herbisite tolerans için 1–3 skalası üzerinden (1 = Toleranslı ve 3 = Hassas) ve fenolojik, morfolojik ve tarımsal karakterler bakımından değerlendirilmiştir. Ayrıca IMI herbisit uygulamasından 7, 14 ve 21 gün sonra klorofil ölçümü yapılmıştır. Bu ölçümler her bitkide ve kontrol grubunda (hiç ilaç uygulanmamış) ayrı ayrı belirlenmiştir. Klorofil ölçümlerinin ardından 10. ve 20. günlerde alınan yaprak örneklerinde lisin, izolösin, valin amino asitlerinin herbisitlere dayanıklılıkla ilişkisi ile toleranslı ve hassas bitkilerde AHAS ya da ALS enzimleri belirlenmiştir. Sera denemesi Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tohumculuk ve Tarımsal Biyoteknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi, Antalya seralarında yürütülmüştür. Serada ana ve baba bitkilerde, seçtiğimiz IMI grubu herbisitin ön denemesi yapılmıştır. Dört ayrı saksıya ana ve babadan üçer tane tohum ekilmiştir. Bitkiler fide dönemine geldiği zaman her genotipten bir saksı kontrol olarak ayrılmıştır. Diğer üç saksının birine önerilen dozun yarısı (10 ml/da), önerilen dozda (20 ml/da) ve önerilen dozun iki katı (40 ml/da) oranında 100 g/L Imazethapyr etkili maddeli herbisit uygulaması yapılmıştır. İlaç uygulamasından sonraki 7. 14. ve 21. günlerde bitkilerdeki değişiklikler gözlemlenmiştir ve klorofil ölçümleri yapılmıştır. Seraya fidelikte çimlendirilen nohut anaçları, melez hatlar (F1, F2), ve geri melez hatları (BC1) dikilmiştir. Dikilen F1 bitkilerinden bir sıraya fide döneminde önerilen dozda (20 ml/da) 100 g/L Imazethapyr etkili maddeli herbisit uygulaması yapılmıştır. Uygulamadan sonra nohutlar herbisite tolerans için 1–3 skalası üzerinden değerlendirilmiştir. Diğer genotipler normal büyüme ve gelişme periyodunu tamamlamıştır. Serada yetiştirilen tüm hatlar fenolojik, morfolojik ve tarımsal karakterler bakımından değerlendirilmiştir. İlaç uygulanan genotiplerde uygulamanın 7., 14. ve 21. günlerinde klorofil ölçümü yapılmıştır. İlaç uygulanmayan bitkilerde de aynı şekilde klorofil ölçümü yapılmıştır. İlaç uygulanan bitkilerde klorofil ölçümlerinin ardından 10. ve 20. günlerde alınan yaprak örneklerinde de lisin, izolösin, valin amino asitleri ve AHAS ya da ALS enzimleri toleranslı ve hassas bitkilerde belirlenmiştir. F1 bitkilerinde melez azmanlığı ya da heterosis (%) belirlenmiştir. Ayrıca bitkide bakla ve dane sayısı ile biyolojik verim ve dane verimi için heterobeltiosis (%) saptanmıştır. F2 bitkilerinde türler arası melezlemeler yapıldığı ve melezlemede mutant bitkiler kullanıldığı için verim ve verim kriterleri bakımından yoğun olarak transgresif açılmalar belirlenmiştir. F1 bitkilerine yabancı ot ilacı uygulamasından sonara bu bitkilerin tamamı öldüğü için IMI dayanıklılıkta rol oynayan gen veya genlerin resesif olduğu sonuçuna varılmıştır. F2 ve geri melez bitkilerdeki IMI toleranslı ya da IMI hassas kontrol eden genlerin stoplazmada değil, hücrede bulundukları sonucuna varılmıştır. IMI dayanıklılığının poligenik olduğu belirlenmiştir. AHAS enzimi, IMI toleranslı nohutlarda, hassaslara göre daha yüksek bulunmuştur. IMI toleranslı nohutlarda klorofil miktarı kontrol grubuna yakın bulunmuştur. IMI hassas bitkilerde ise klorofil miktarında azalma belirlenmiştir. IMI dayanıklı bitkilerde lisin, izolösin ve valin amino asitleri hassas bitkilere oranla daha yüksek bulunmuştur. Bitkilerdeki AHAS seviyesiyle markör destekli seleksiyonun (MAS) kolay bir şekilde yapılabileceği kanısına varılmıştır.