Physiological investigation of the relationship between salinity and boron toxicity on wheat

Abstract

Hem tuzluluk hem de bor (B) toksisitesi, bitkisel üretimi olumsuz yönde etkileyen ve dolayısıyla küresel gıda güvencesine tehdit oluşturan başlıca abiyotik stres faktörleri arasındadır. Aralarındaki karmaşık etkileşim nedeniyle, tuzluluk ve B toksisitesi kombinasyonunun buğday ekinleri üzerindeki etkileri bu faktörlerin bireysel etkilerinden farklı olabilir. Bu kombinasyonu daha iyi anlamak için, ekmeklik ve makarnalık buğday türleri, farklı tuzluluk ve B seviyesi uygulanarak, toprak ve hidroponik büyüme ortamlarında, kontrollü iklimlendirme odası veya sera koşullarında yetiştirilmişlerdir. Tuzluluk ve B toksisitesi faktörlerinin yalnız başlarına ve kombinasyon oluşturarak vejetatif büyüme, seçili besin maddelerinin kaynak ve sink dokular üzerindeki dağılımı, transpirasyon hızı, oksidatif hasar ve verim parametreleri üzerindeki etkileri saptandı. Tuzluluk ve B toksisitesi kombinasyonunun büyüme üzerinde belirgin bir etkisi olmamasına rağmen, sürgün ve kök büyümesi sırasıyla tuzluluk ve B toksisitesinin tek başlarına olan etkilerinden önemli ölçüde azalmıştır. Orta ve şiddetli B tedariği kök büyümesini olumsuz etkilemekle birlikte, kökte birikmeyip yaprak uçlarında biriktiği ve tuzlulukla birlikte bu birikim ve buna bağlı nekroz ve membran hasarının azaldığı bulunmuştur. Tuzluluk olsun ya da olmasın, bazı durumlar hariç, B toksisitesi sürgün oksidatif hasarına katkıda bulunmadı. Bor toksisitesi uygulamaları verim parametrelerini, özellikle de tane verimi ve hasat indeksini azaltma eğilimindeydi, fakat tuzluluk stresi ise bu parametreleri önemli ölçüde düşürdü. Tuzluluk ve B toksisitesi kombinasyonunun bitkiler üzerindeki etkilerini belirlemek için diğer ekinler üzerinde daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Both salinity and boron (B) toxicity are among major abiotic stress factors that adversely affect crop production and thus pose a threat to global food security. Due to complex interactions between them, the effects of the combination of salinity and B toxicity on wheat crops may be different from the individual effects of these factors. To better understand this combination, bread and durum wheat species were grown with different salinity and B supply levels in soil and hydroponic culture under a controlled growth chamber and greenhouse conditions. The main effects of salinity, B supply and their interaction on vegetative growth, the distribution of selected nutrients among sink and source tissues, transpiration rate, oxidative damage, and yield parameters were determined. While the salinity-B toxicity combination had no noticeable effect on growth, the main effects of salinity and B toxicity significantly decreased shoot and root growth, respectively. Although moderate and severe B toxicity negatively affected root growth, it was found that it did not accumulate in the root but at the tips of the leaves, and this accumulation and related necrosis and membrane damage decreased with salinity. With or without salinity, B toxicity did not contribute to the oxidative injury of the shoot, except in some cases. Boron toxicity treatments tended to reduce yield parameters, especially the grain yield and harvest index, also salinity stress reduced these parameters significantly. Further studies on other crops are needed to determine the effects of the combination of salinity and B toxicity on plants.