Characterization of pepper (Capsicum annuum L.) genotypes for zinc stress tolerance based on morphological traits


Toprak S., Faruk C. Ö.

Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, vol.29, no.3, pp.477-486, 2025 (TRDizin) identifier

Abstract

Zinc (Zn) stress negatively affects plant growth and physiology; however, genotypic variation influences the degree of tolerance. In this study, 28 genetically distinct Capsicum annuum genotypes were evaluated under hydroponic Zn stress (5 mM ZnCl₂) and control conditions. Morphological and physiological traits, including SPAD values, leaf number, shoot and root length, stem diameter, leaf dimensions, and biomass (fresh/dry weight), were measured. Genotypes P114, P82, and P116 exhibited minimal SPAD reductions (<5%), whereas P41, P161, and P159 showed >30% declines. P120, P45, and P171 maintained leaf number under stress, while root elongation increased in P164 and P50 by over 70%. Biomass retention was highest in P31, P164, and P161, while lowest in P173 and P49. Principal Coordinate Analysis (PCoA) identified P159, P164, P114, and P46 as Zn-tolerant genotypes. Strong correlations were found between fresh and dry weight (r = 0.90), root length and dry weight (r = 0.55), and leaf width and fresh weight (r = 0.46). These findings reveal key physiological traits linked to Zn tolerance and provide valuable insights for breeding stress-resilient pepper cultivars.
Çinko (Zn) stresi, bitki büyümesini ve fizyolojisini olumsuz etkilemektedir; ancak, genotipik varyasyon tolerans düzeyini değiştirebilmektedir. Bu çalışmada, genetik olarak farklı 28 Capsicum annuum genotipi, hidroponik Zn stresi (5 mM ZnCl₂) ve kontrol koşulları altında değerlendirilmiştir. SPAD değerleri, yaprak sayısı, sürgün ve kök uzunluğu, gövde çapı, yaprak boyutları ve biyokütle (yaş/kuru ağırlık) gibi morfolojik ve fizyolojik özellikler ölçülmüştür. Genotipler P114, P82 ve P116, <%5 SPAD azalması ile minimum düşüş sergilerken; P41, P161 ve P159 >%30 azalma göstermiştir. P120, P45 ve P171, stres altında yaprak sayısını korurken, P164 ve P50 genotiplerinde kök uzaması %70’in üzerinde artış göstermiştir. Biyokütle korunumu en yüksek P31, P164 ve P161’de; en düşük ise P173 ve P49’da gözlenmiştir. Temel Koordinat Analizi (PCoA), P159, P164, P114 ve P46 genotiplerini Zn-tolerant (çinko toleranslı) olarak tanımlamıştır. Yaş ve kuru ağırlık arasında (r = 0.90), kök uzunluğu ile kuru ağırlık arasında (r =0.55) ve yaprak genişliği ile yaş ağırlık arasında (r = 0.46) güçlü korelasyonlar bulunmuştur. Bu bulgular, Zn toleransı ile ilişkili temel fizyolojik özellikleri ortaya koymakta ve stres dayanımlı biber çeşitlerinin ıslahı için değerli bilgiler sunmaktadır.