Aplikace metody stabilních izotopů při studiu působení stresových podmínek u obilnin

Bc. Natálie Pernicová

Master's thesis

Application of the stable isotope method in the study of the effect of stress conditions on cereals

Abstract:

Cílem práce bylo zjistit, zda a jak se mění hodnoty poměrů stabilních izotopů δ13C (13C/12C) a δ15N (15N/14N) u vybraných odrůd pšenice ozimé, žita ozimého, žita jarního a tritikale jarního. Lze konstatovat, že izotopové poměry δ13C a δ15N v zrnu obilnin se pro jednotlivé druhy a odrůdy liší. Bylo zjištěno, že i krátkodobé působení stresových podmínek: sucha, teploty, vodního sytostního deficitu (VPD) a koncentrace CO2, v průběhu vývoje rostlin, má vliv na výsledné izotopové složení zrna. Působením sucha došlo k očekávanému nárůstu hodnoty δ13C pouze u žita ozimého. Pšenice ozimá reagovala spíše na nárůst VPD. Sucho (žito, tritikale) vedlo k poklesu poměru δ15N, naopak zvýšená teplota (pšenice) k jeho nárůstu. Zvýšená koncentrace CO2 (pšenice) vedla k očekávanému poklesu hodnoty δ13C, ne však za podmínek sucha nebo vysokého VPD. Změny izotopových poměrů δ13C a δ15N dále naznačují, že při působení stresových podmínek docházelo ke změnám metabolismu C a N.

Abstract:

The aim of the thesis was to determine whether and how the values of stable isotope ratios δ13C (13C/12C) and δ15N (15N/14N) change in selected varieties of winter wheat, winter rye, spring rye and spring triticale. It was shown that δ13C and δ15N isotope ratios in harvested grains differ in individual species and varieties. It was found that even short-term impacts of stress conditions: drought, temperature, vapour pressure deficit (VPD) and CO2, concentration during plant development have an effect on the final isotopic composition of the grain. Drought conditions led to the expected increase in δ13C only in winter rye. However, winter wheat was more sensitive to the increase in VPD. Drought (rye, triticale) led to a decrease in δ15N ratio, but high temperature (wheat) increased it. As expected, elevated CO2 concentration (wheat) reduced δ13C ratio, but not under drought or high VPD conditions. Changes in both δ13C and δ15N isotope ratios further suggest that C and N metabolisms have been altered under investigated stress conditions.

Keywords

obilniny, zrno, stabilní izotopy, 13C, 15N, stres, sucho, VPD, CO2, IRMS

Keywords

cereals, grain, stable isotopes, 13C, 15N, stress, drought, VPD, CO2, IRMS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Karel Klem, Ph.D.
• Reader: Stanislav Juráň, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Plant Protection / Plant Protection