Water4All Avrupa Ortaklığı
Uluslararası proje, “Su Kaynaklarının Yönetimi: Hidroklimatik Aşırı Olaylara Karşı Dayanıklılık, Uyum ve Azaltım ile Yönetim Araçları” başlıklı tema kapsamında açılan Water4All Avrupa Ortaklığı çağrısı çerçevesinde desteklenmiş olup; Türkiye’de “TÜBİTAK-223N078 Süper Emici Nanokompozit Hidrojel Kullanılarak Fasulye Yetiştiriciliğinde Kuraklık ve Tuzluluk Etkilerinin Yenilikçi Çözümler ile Azaltılması” başlığıyla yürütülmektedir.
Abiyotik stres koşulları altında, yüksek su ve besin tutma kapasitesine sahip hidrojel polimerler önemli bir ilgi alanı hâline gelmiştir. Sebze yetiştiriciliğinde kuraklık ve tuzluluk stresini hafifletmek amacıyla özel olarak tasarlanmış süper emici bir hidrojelin kullanımı bu proje kapsamında ele alınmıştır. Bu çalışmada, farklı dozlarda uygulanan özel tasarım süper emici hidrojelin, kuraklık stresine maruz bırakılan fasulye bitkilerinin (Phaseolus vulgaris L.) gelişimi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir.
Kuraklık stresi bitkilerin morfolojik ve fizyolojik özelliklerini olumsuz yönde etkilemiştir. Ancak farklı düzeylerde uygulanan hidrojel uygulamaları; yaprak oransal su içeriği, stomatal davranış, yaprak su potansiyeli ve klorofil bütünlüğü gibi temel fizyolojik tepkileri iyileştirerek bu olumsuz etkileri etkili bir şekilde azaltmıştır. Uygulamalar ayrıca membran lipid peroksidasyonunu sınırlayarak ve antioksidan savunma sistemini güçlendirerek oksidatif stresi azaltmıştır. Bu durum, fenolik ve flavonoid bileşiklerdeki artış ile prolin, askorbat peroksidaz (APX), glutatyon redüktaz (GR) ve süperoksit dismutaz (SOD) gibi stresle ilişkili enzim aktivitelerindeki yükselişle ortaya konmuştur. Ayrıca, SAH uygulamaları kuraklığın büyüme parametreleri üzerindeki azaltıcı etkilerini hafifleterek sınırlı su koşullarında bitkilerin genel gelişimini desteklemiştir.
Elde edilen sonuçlar şu ana kadar oldukça umut vericidir. Özel olarak tasarlanmış bu hidrojel, iklim değişikliğinin artan tehdidi altında tarımsal bitkilerde kuraklık kaynaklı zararların azaltılmasına yönelik etkili çözümler sunma potansiyeline sahiptir. Proje hâlen devam etmekte olup, uluslararası bilimsel yayınlar ve patent başvuruları süreci yürütülmektedir.
Şekil 1. Hidrojelin 24 saat sonra şişmiş görüntüsü.
.
Şekil 2. Fasulye fidelerinin hidrojel ile dikimi.
Şekil 3. Sera ve büyüme odasında yürütülen fasulye–hidrojel denemelerinden görüntüler.
Şekil 4. Bitki ölçümleri ve laboratuvar analizlerinden görüntüler.
Water4All European Partnership
The international project “ Water4All European Partnership call, within the scope of the topic “Management of water resources: resilience, adaptation and mitigation to hydroclimatic extreme events and management tools” and in Türkiye under the title “TUBITAK-223N078 Mitigation of Drought and Salinity Effects in Bean Cultivation through Innovative Solutions Using a Superabsorbent Nanocomposite Hydrogel,”
Under abiotic stress conditions, hydrogel polymers with high water- and nutrient-retention capacities have become an important area of interest. The use of a specially designed superabsorbent hydrogel to alleviate drought and salinity stress in vegetable cultivation. In this project, the effects of specially designed superabsorbent hydrogel applied at varying levels, were evaluated on the growth of bean plants (Phaseolus vulgaris L.) exposed to drought stress.
Drought stress negatively impacted the morphological and physiological traits of the plants. However,the hydrogel applications at different levels effectively mitigated these adverse effects by improving key physiological responses, including relative leaf water status, stomatal behavior, leaf water potential, and chlorophyll integrity. The treatments also reduced oxidative stress by limiting membrane lipid peroxidation and enhancing the antioxidant defense system, as evidenced by increases in phenolic and flavonoid compounds and the activities of stress-related enzymes such as proline, ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), and superoxide dismutase (SOD). Furthermore, SAH applications alleviated drought-induced reductions in growth attributes, supporting better overall plant development under limited water availability.
The results obtained to date are highly promising. This specially designed hydrogel has the potential to provide effective solutions for mitigating drought-induced damage in agricultural crops under the growing threat of climate change. The project is currently ongoing, and international scientific publications and patent applications are in progress.
Figure 1. The hydrogel is in a swollen state after 24 hours.
Figure 2. Transplanting bean seedlings with hydrogel.
Figure 3. Images from greenhouse and growth chamber bean–hydrogel experiments.
Figure 4. Images from plant measurements and laboratory analyses
