FARKLI DOZ VE ZAMANLARDA UYGULANAN ÇİNKO VE AZOTUN BUĞDAYDA TANE ÇİNKO KONSANTRASYONU ÜZERİNE ETKİSİ

FARKLI DOZ VE ZAMANLARDA UYGULANAN ÇİNKO VE AZOTUN BUĞDAYDA TANE ÇİNKO KONSANTRASYONU

Çinko, hem bitkilerde hem de insanlarda yaygın olarak eksikliği görülen bir mikro besin elementidir. Dünya genelinde tahıl yetiştirilen alanların yaklaşık yarısında, düşük toprak nemi, düşük organik madde ve yüksek pH gibi olumsuz fiziksel ve kimyasal faktörler nedeniyle çinkonun bitki kökleri vasıtasıyla alımında yetersizlik görülmektedir (Welch ve Graham, 1999; Alloway, 2008; Çakmak, 2008). Tahıl tanelerinin çinko içeriğini yükseltmek, insanlarda beslenme yoluyla ortaya çıkan çinko (Zn) eksikliğine bağlı sağlık problemlerini azaltmada önemli bir global (küresel) stratejidir. Dünya’daki tarım alanlarının %30’unda Zn eksikliği olduğu belirlenmiştir (Sillanpaa, 1982). Eksikliğin en sık görüldüğü bölgeler, Akdeniz Bölgesi, Güney Doğu Asya ve Doğu Asya Ülkeleri ve Avusturalya’dır. Yapılan çalışmalarda, Çin’de 20 milyon, Hindistan’da 30 milyon, Türkiye’de 14 milyon, Avusturalya’da en az 10 milyon ve Bangladeş’te 8 milyon hektar iş lenebilir toprakta çinko eksikliğinin olduğu saptanmıştır (White ve Zasoski, 1999, Çakmak, 2008). Türkiye’de değişik bölgelerden alınan çok sayıda toprak örneklerinde yapılan analizler sonucunda, tarım topraklarının yaklaşık %50’sinde Zn eksikliği olduğu belirlenmiştir (Eyüpoğlu ve ark., 1994). Çinko eksikliği Türkiye’de özellikle yoğun olarak buğday tarımının yapıldığı Orta Anadolu bölgesinde görülmektedir (Eyüpoğlu ve ark., 1994; Çakmak ve ark., 1996a). Orta Anadolu bölgesinde, farklı buğday tarlalarından toplanan yaprak örneklerinin %80’inde Zn konsantrasyonunun kritik düzeyin (10 mg kg-1) altında olduğu belirtilmiştir (Çakmak ve ark., 1996a). Tarım topraklarımızın büyük bir bölümünde pH’nın 7 ve üzerinde ve CaCO3 içeriğinin ise %20’nin üzerinde olmasından dolayı Türkiye toprakları yarayışlı Zn yönünden fakirdir. Çinko eksikliği, bitkisel verimi, özellikle de kireçli topraklarda yetiştirilen tahılların verimini s ı n ı rlandıran önemli bir mineral besin elementi problemidir. Yapılan çalışmalar, Zn eksikliğinin kireçli topraklarda tahıl üretimini ciddi şekilde sını rlandırdığını göstermektedir (Graham ve ark., 1992; Çakmak ve ark.,1996a). Çinko eksikliği yalnızca bitkisel verimi değil, aynı zamanda tanenin insan beslenmesi bakımından kalitesini de düşürmektedir (Graham ve Welch, 1996).

Çinko ve diğer mikro element eksikliklerinin özellikle gelişmekte olan ülkelerde çok ileri boyutlarda olduğu bilinmektedir. Buğday, gelişmekte olan birçok ülkede en önemli temel enerji kaynağıdır. Ancak söz konusu buğdayın tanesinin Zn konsantrasyonu (genellikle 25-30 mg kg-1), insanların sağlıklı beslenebilmesi için ihtiyaç duyulan veya tavsiye edilen seviyeden çok düşüktür (Erdal ve ark., 2002; Çakmak, 2008). Türkiye, İran, Hindistan ve Avusturalya’daki Zn eksikliği olan topraklarda gözlemlendiği gibi, buğday Zn gübrelemesi yapılmaksızın Zn yönünden zayıf topraklarda yetiştirildiğinde elde edilen tanelerin Zn konsantrasyonu 10-15 mg kg-1 seviyesinden daha düşük düzeylere inebilmektedir (Graham ve ark., 1992; Çakmak ve ark., 1999a; Erdal ve ark., 2002; Alloway, 2008). Buğday, kalıtsal olarak yetersiz düzeyde Zn içermektedir. Buğday, sindirim sırasında Zn’nun emilimini (biyo-yarayışlılığını) kısıtlayan ve anti besin maddesi olarak adlandırılan başta fitik asit olmak üzere, poli- fenoller, tanenler ve lif içeriği bakımından oldukça zengindir. Buğday tohumunda Zn miktarının artmasını kısıtlayan bu faktörlerin azaltılması, artmasını teşvik eden maddelerin (metiyonin, histidin, lisin, sistein, askorbik asit..) ise arttırılması gerektiği bildirilmiştir (Welch ve Graham, 2004; White ve Broadley, 2005; Ortiz- Monasterio ve ark., 2007). İnsan sağlığı açısından, tane çinko konsantrasyonunda en az 10 mg kg-1’lık bir artışın sağlanması gerekmektedir (White ve Broadley, 2005; Ortiz-Monasterio ve ark., 2007; Pfeiffer ve McClafferty, 2007; Çakmak, 2008). İnsanların günlük Zn gereksinimlerinin karşılanabilmesi için, günde 15 mg Zn almaları önerilmiştir (National Research Council, 1989). Modern çeşitlerde tane Zn’su bakımından dar bir varyasyon olmasına karşın (genellikle 20-35 mg kg-1 arasında), yabani ve pirimitif buğdayların tohum Zn konsantrasyon ve içeriği bakımından çok geniş varyasyona sahip oldukları yapılan çalışmalarla açıklanmıştır (Rengel ve ark., 1999; Monasterio ve Graham, 2000; Gregorio, 2002; Çakmak ve ark., 1999b, 2004). Islah materyallerindeki bu dar varyasyon, tane Zn düzeyinin arttırılmasına yönelik ıslah çalışmalarında modern çeşitlerin yeterli potansiyeli bulunmadığına işaret etmektedir. Çevresel ve bitkisel faktörler Zn’nun buğday tanesine taşınmasına etki etmektedir.

Zn’nun buğday tanesine nasıl taşındığı hakkında yeterli bilgiler henüz mevcut değildir. Buğday tür ve genotipleri arasında tane Zn birikimi bakımından farklar olduğu yapılan çalışmalarla belirtilmiştir. Ancak bu farklılıklara neden olan fizyolojik olaylar açık olarak tanımlanamamıştır. Buğday tanesinin Zn içeriğinin arttırılması çabaları; Zn’nun kök bölgesinden absorbsiyonu, kökten bitki dokularına taşınması, floem’de taşınımı, Zn’nun bitkinin vejetatif dokusundan gelişmekte olan tohuma taşınması ve tohumda Zn’nun depolanması gibi, süreçlerdeki bilgi eksikliğinden dolayı engellenmektedir. Literatürde artan kanıtlar, yukarıda sayılan faktörlerin azotlu gübreleme veya bitkinin azot metabolizması tarafından etkilendiğini işaret etmektedir (Çakmak ve ark., 2010a; Kutman ve ark., 2010a,b). Buğdayda ksilem iletim demetlerinin tane ile bağlantısı olmadığı için, tüm mineral ve organik maddeler floem kanalı ile taneye taşınmaktadır (Welch, 1986; Pearson ve ark., 1995). Floem pH’sının (pH 7.5-8.0) yüksek olmasından dolayı Zn’nun serbest iyon formunda bulunması ve taşınması mümkün olmamakta ve taneye taşınan Zn’nun organik ligandlarla şelat oluşturması gerekmektedir (Marschner, 1995). Son y ı llarda yürütülen çalışmalarda, Zn’nun taneye taşınmasında amino asitlerin (özellikle kükürt içeren-aminoasitlerin) önemli rolü olabileceği belirtilmiştir.

Yapraklarda biriken fotoasimilantların, tane ve meyveye gönderilmesi, doğal yaşlanma sırasında (senesens) generatif dönemde gerçekleşen fizyolojik bir olaydır. Marschner (1995) tarafından rapor edildiğine göre, vejetatif dönemde mikro besin elementi eksikliklerinin genç yapraklarda ortaya çıkması, senesens ortamının henüz oluşmaması yani yaşlı yapraklardan genç yapraklara mobilizasyon olayının henüz oluşmaması ile açıklanmıştır. Senesens sırasında besin asimilasyonu yerini besin remobilizasyonuna b ı rakmakta ve artan miktarlarda besin (amino asitler, basit şekerler, mineral besin elementleri) taneye taşınmaktadır