Silisyumun (Si) Sorgum Bitkisinde (Sorghum bicolor L.) Kadmiyum (Cd) Stresini Hafifletici Rolünün Araştırılması

Abstract

ÖZET: Bu çalışma kadmiyum (Cd) stresi altındaki sorgum bitkisinde silisyum (Si) uygulamasının bitkide meydana getireceği öngörülen, hafifletici etkileri incelemek amacıyla saksı denemesi olarak yürütülmüştür. Deneme tesadüf parsellerinde faktöriyel deneme desenine göre 4 Si dozu (0, 100, 200 ve 300 mg kg-1) ve 3 Cd dozu (0, 10 ve 20 mg kg-1) ile 4 tekkerrürlü olarak kurulmuştur. Araştırmada Master BMR sorgum çeşidi kullanılmıştır. Bitkiler 90 gün sonra hasat edilmiş ve bitki organlarında Cd, Si, Fe, Mn ve Zn konsantrasyonları, yem kalite özellikleri ve sorgumun morfolojik özellikleri incelenmiştir. Araştırmada Cd*Si interaksiyonu sonucunda sorgumun kök, gövde, yaprak ve salkımlarındaki Cd, Fe ve Zn konsantrasyonları, yapraklarındaki Si konsantrasyonu, kök ve gövdesindeki Mn konsantasyonu, gövde ve yaprakta P oranı, yaprak ve salkımda K oranı, salkımda Ca oranı, gövde ve salkımda Mg oranı, gövdede ADF (Asit Deterjan Lif) oranı, NDF (Nötral Deterjan Lif) oranı, HK (Ham Kül) oranı, kuru sap ve kuru salkım ağırlıkları p<0,01 seviyesinde önemli bulunmuştur. Kadmiyum sorgumun diğer organlarına göre en fazla köklerinde birikmiştir; kök>gövde>yaprak=salkım. Silisyum uygulaması dokularda Si içeriğinin artışına neden olmakla birlikte yapraklar ve özellikle salkımlarda köklerden ve gövdeden daha fazla Si birikimi gerçekleşmiştir. Uygulamalar (Cd*Si) kökte Fe, Mn ve Zn içeriğinin, gövde ve yapraklarda Ca ve Mg oranının azalmasına neden olmuştur. Yine uygulamalar (Cd*Si) gövde ve yapraklarda ADF, NDF ve HK oranlarının artmasına, yapraklarda ham protein oranının azalmasına neden olurken salkımlarda HP (Ham Protein) oranını etkilemediği görülmüştür. Silisyum uygulamasının kuru yaprak, kuru salkım ve tüm bitki ağırlığını arttırdığı belirlenmiştir. Sonuç olarak Si uygulamasının sorgum bitkisinde Cd stresini hafifletmedeki rolünde; kökte Cd konsantrasyonunu en çok azaltan (%38) Cd10Si200 uygulaması, gövdede (%28,9), yapraklarda (%30,9) ve salkımlarda (%86,6) Cd konsantrasyonunu en çok azaltan Cd10Si300 uygulaması olmuştur. Uygulanan 20 mg kg-1 Cd dozunda, bitkide gerçekleşen Cd akümülasyonun hafifletilmesinde 3 farklı Si dozununda etkili olamadığı anlaşılmaktadır. Salkımlara Cd taşınımında, 10 mg kg-1 Cd varlığında 300 mg kg-1 Si uygulamasının taşınımı engellemekte güçlü bir potansiyele sahip olduğu görülmüştür. Bu çalışmada kullanılan toprağa benzer özelliklerdeki kontamine alanlarda (<10 mg kg-1), 300 mg kg-1 silisyumun Cd taşınımını engellemekte umud vaad edeceği düşünülmektedir.

ABSTRACT: This study was conducted as a pot experiment to investigate the predicted mitigating effects of silicon (Si) treatment on sorghum under cadmium (Cd) stress. The experiment was established in 4 replications with 4 Si doses (0, 100, 200 and 300 mg kg-1) and 3 Cd doses (0, 10 and 20 mg kg-1) according to the factorial design in randomised plots. Master BMR sorghum variety was used in the study. The plants were harvested after 90 days and the concentrations of Cd, Si, Fe, Mn and Zn in plant organs, forage quality and morphological characteristics of sorghum were investigated. As a result of Cd*Si interaction, Cd, Fe and Zn concentrations in roots, stems, leaves and panicles, Si concentration in leaves, Mn concentration in roots and stems, P content in stems and leaves, K content in leaves and panicles, Ca content in panicles, Mg content in stems and panicles, ADF (Acid Detergent Fibre) content in stems, NDF (Neutral Detergent Fibre) content in leaves, CA (Crude Ash) content in stems and leaves, dry stem and dry panicle weights were found significant at p<0,01 level was found to be significant. Cadmium accumulated more in roots than in other organs of sorghum; root>stem>leaf= panicle. Silicon application caused an increase in Si content in tissues, but leaves and especially panicles accumulated more Si than roots and stems. The treatments (Cd*Si) caused a decrease in Fe, Mn and Zn content in roots, Ca and Mg content in stems and leaves. Again, the treatments (Cd*Si) caused an increase in ADF, NDF and crude ash content in stems and leaves and a decrease in crude protein content in leaves, but did not affect CP (crude protein) content in panicles. Silicon treatment increased dry leaf, dry panicle and total plant weight. As a result, in the role of Si treatment in alleviating Cd stress in sorghum plants, Cd10Si200 treatment reduced the Cd concentration in the root (38%), Cd10Si300 treatment reduced the Cd concentration in the stem (28.9%), leaves (30.9%) and panicles (86.6%). At the applied dose of 20 mg kg-1 Cd, it is understood that 3 different Si doses were not effective in alleviating Cd accumulation in the plant. In Cd translocation to panicles, 300 mg kg-1 Si treatment in the presence of 10 mg kg-1 Cd was found to have a strong potential to inhibit Cd translocation. In contaminated areas (<10 mg kg-1) with similar characteristics to the soil used in this study, 300 mg kg-1 silicon is thought to be promising in preventing Cd translocation.