IN VITRO RESPONSES OF ‘MARSOL’ (CASTANEA SATIVA × C. CRENATA) CHESTNUT TO POLYETHYLENE GLYCOL (PEG)-INDUCED DROUGHT STRESS

Hatipoğlu İ. H., Akyüz B., Doğan M.

Science GeorgiaINTERNATIONAL CONFERENCE ON GLOBAL PRACTICE OF MULTIDICIPLINARYSCIENTIFIC STUDIES - III, Tbilisi, Gürcistan, 5 - 06 Ekim 2026, ss.74-85, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Tbilisi
  • Basıldığı Ülke: Gürcistan
  • Sayfa Sayıları: ss.74-85
  • Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
  • Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Drought has become one of the major abiotic stress factors limiting agricultural production under changing climatic conditions. This study was conducted to determine the effects of polyethylene glycol (PEG-6000)-induced osmotic drought stress on the morphological and biochemical responses of the chestnut cultivar ‘Marsol’ (Castanea sativa × C. crenata) under in vitro conditions. Shoot segments approximately 1.5 cm in length, each containing a single axillary bud, were cultured on Gresshoff and Doy (GD) medium supplemented with 0.1 mg L⁻¹ BAP and 0, 1000, 2000, or 3000 mg L⁻¹ PEG-6000. Each treatment consisted of 36 biological replicates. At the end of a ten-week culture period, callus length and width, number of leaves, shoot multiplication, plant length, chlorophyll a, chlorophyll b, total carotenoids, malondialdehyde (MDA), and anthocyanin contents were evaluated. Increasing PEG concentrations markedly suppressed plant growth and photosynthetic pigment accumulation. Plant length decreased from 4.14 cm in the control to 1.68 cm under PEG-3000, while leaf number declined from 8.73 to 2.91 and shoot multiplication from 2.18 to 0.64. Similarly, chlorophyll a decreased from 8.60 to 3.80, chlorophyll b from 7.25 to 2.21, and total carotenoids from 4.65 to 3.17. In contrast, MDA increased from 9.52 to 16.41 and anthocyanin from 0.88 to 1.55 with increasing stress intensity. Circular heatmap and correlation-based network analyses revealed strong positive relationships among morphological traits and photosynthetic pigments, whereas stress-related parameters showed an opposite pattern relative to growth- and pigment-associated traits. Overall, PEG-induced drought stress caused dose-dependent growth inhibition, pigment loss, and increased oxidative stress in ‘Marsol’ chestnut, with the strongest responses observed at the highest PEG concentration. These results indicate that PEG-based in vitro systems may provide a controlled and practical approach for early-stage assessment of drought responses in chestnut. Keywords: Drought Stress, Chestnut, Oxidative Stress, Photosynthetic Pigments 

Kuraklık, iklim değişikliğiyle birlikte tarımsal üretimi sınırlayan en önemli abiyotik stres faktörlerinden biri haline gelmiştir. Bu çalışma, polietilen glikol (PEG-6000) ile in vitro koşullarda oluşturulan ozmotik kuraklık stresinin ‘Marsol’ (Castanea sativa × C. crenata) kestane çeşidinin morfolojik ve biyokimyasal özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla yürütülmüştür. Tek aksiller tomurcuk içeren yaklaşık 1,5 cm uzunluğundaki sürgün parçaları, 0,1 mg L⁻¹ BAP içeren Gresshoff ve Doy (GD) besin ortamında kültüre alınmış ve ortama 0, 1000, 2000 ve 3000 mg L⁻¹ PEG-6000 ilave edilmiştir. Her uygulamada 36 biyolojik tekerrür kullanılmış; on haftalık kültür süresi sonunda kallus boyu ve eni, yaprak sayısı, sürgün çoğalması, bitki boyu, klorofil a, klorofil b, toplam karotenoid, malondialdehit (MDA) ve antosiyanin içerikleri değerlendirilmiştir. Artan PEG konsantrasyonları büyüme ve fotosentetik pigmentler üzerinde belirgin baskı oluşturmuştur. Kontrolde 4,14 cm olan bitki boyu yüksek doz PEG uygulamasında 1,68 cm’ye, yaprak sayısı 8,73’ten 2,91’e ve sürgün çoğalması 2,18’den 0,64’e düşmüştür. Benzer şekilde klorofil a 8,60’tan 3,80’e, klorofil b 7,25’ten 2,21’e ve toplam karotenoid 4,65’ten 3,17’ye gerilemiştir. Buna karşılık MDA 9,52’den 16,41’e, antosiyanin ise 0,88’den 1,55’e yükselmiştir. Circular heatmap ve korelasyon temelli network analizleri, morfolojik ve fotosentetik parametrelerin kendi aralarında güçlü pozitif ilişkiler gösterdiğini, stres göstergelerinin ise büyüme ve pigment özelliklerinden ters yönde ayrıştığını ortaya koymuştur. Sonuç olarak, PEG ile oluşturulan in vitro kuraklık stresi ‘Marsol’ çeşidinde konsantrasyona bağlı büyüme baskılanması, pigment kaybı ve oksidatif stres artışına neden olmuştur. Bulgular, PEG tabanlı in vitro sistemlerin kestanede kuraklık yanıtlarının erken dönemde değerlendirilmesinde kontrollü ve uygulanabilir bir tarama yaklaşımı olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler: Kuraklık Stresi, Kestane, Oksidatif Stres, Fotosentetik Pigmentler