Vliv vodního stresu na vodní režim a poškození membrán lilku brambor

Jakub Špaček

Bachelor's thesis

Effects of water stress on water regime and damage of membrane by potato plants

Abstract:

Tématem bakalářské práce je vliv vodního stresu na vodní režim a poškození membrán lilku brambor (Solanum tuberosum L.). Vodní stres, zahrnující nedostatek a nadbytek vody, je jedním z nejvýznamnějších abiotických stresorů. Nedostatek vody je v celosvětovém měřítku nejvíce limitující stresový faktor. Měnící se klimatické poměry posledních let výrazně přispívají ke vzniku aridních a semiaridních oblastí. Naopak v záplavových oblastech nebo vlivem přívalových dešťů může docházet k zamokření půdy. V takových oblastech je pěstování kulturních plodin značně limitováno. Jednou z možností zvyšování výnosu v nepříznivých podmínkách je zvyšování tolerance rostlin. Vzhledem k těmto skutečnostem tak nabývá na intenzitě šlechtitelský a biotechnologický výzkum. Působením vodního stresu dochází u rostlin k mnoha fyziologickým změnám. Brambory jsou považovány za rostliny k vodnímu stresu poměrně citlivé. Cílem práce bylo zjistit rozdíly ve vodním režimu brambor vlivem nedostatku, nebo naopak nadbytku vody. Z tohoto cíle vyplynula hypotéza o existenci rozdílů mezi vybranými odrůdami (Milva, Laura, Marabel, Valfi) v reakci na vodní stres. V částečně řízených teplotních a vlhkostních podmínkách skleníku byl založen nádobový pokus. Rostliny brambor byly vystaveny stresu po dobu 71 dní, přičemž odběry se uskutečnily ve vývojových fázích dle BBCH: 105, 209, 305, 406, 509, 625, 639, 703, 805, 901 a 909. Schéma pokusu zahrnovalo tři varianty, kdy první varianta představovala zavlažovanou kontrolu, druhá varianta reprezentovala vodní deficit a třetí varianta představovala trvalé zamokření. Rostliny pěstované v podmínkách vodního deficitu byly během pokusu dvakrát rehydratovány ve vývojových fázích 406-509 BBCH a 703-805 BBCH.Změny ve vodním režimu a úroveň buněčného poškození byly sledovány průběžným měřením vodního sytostního deficitu, vodního potenciálu a relativního výtoku elektrolytů.Z výsledků vyplývá, že rostliny brambor reagovaly citlivěji v podmínkách sucha než v podmínkách zamokření. Byla potvrzena hypotéza, že mezi sledovanými odrůdami existují rozdíly v toleranci vůči vodnímu stresu, přičemž výraznější rozdíly byly zaznamenány u rostlin stresovaných suchem. Při stanovení hodnot VSD reagovala nejcitlivěji vůči suchu odrůda Marabel, naopak jako relativně odolné se jevily odrůdy Valfi a Milva. U rostlin stresovaných zamokřením vykázala nejvyšší odolnost odrůda Laura a nejcitlivěji reagovala odrůda Valfi. Na základě měření vodního potenciálu lze za relativně odolné odrůdy vůču suchu považovat odrůdy Marabel a Milva, naproti tomu vysoká citlivost byla zjištěna u odrůdy Valfi. Stanovením relativního výtoku elektrolytů byla nejvyšší citlivost vůči suchu zaznamenána u odrůdy Marabel a nejvyšší tolerance byla zjištěna u odrůdy Valfi. U rostlin pěstovaných v podmínkách zamokření vykázala nejvyšší odolnost odrůda Laura, naopak nejcitlivěji reagovala odrůda Valfi.

Abstract:

The topic of this bachelor thesis is the influence of water stress on water regime and the damage to the membranes of eggplant (Solanum tuberosum L.). Water stress, including lack and excess water, is one of the most important abiotic stressors. Water scarcity is the world's most limiting stress factor. The changing climatic conditions of recent years have contributed significantly to arid and semi-arid regions. On the contrary, flooding may occur in flood areas or due to torrential rain. In such areas, the cultivation of crops is very limited. One of the ways to increase yield in adverse conditions is to increase plant tolerance. In view of these facts, breeding and biotechnology research is becoming more intensive. Water stress causes many physiological changes in plants. Potatoes are considered to be quite sensitive to water stress. The aim of this work was to find out differences in potato water regime due to lack of water or excess water. From this aim, there was a hypothesis of the existence of differences between selected varieties (Milva, Laura, Marabel, Valfi) in response to water stress. A container experiment was established in the partially controlled temperature and humidity conditions of the greenhouse. Potato plants were exposed to stress for 71 days, with withdrawals taking place at BBCH development stages: 105, 209, 305, 406, 509, 625, 639, 703, 805, 901 and 909. The trial scheme included three variants, the first the variant represented an irrigated control, the second variant represented a water deficit and the third variant was a permanent waterlogging. Water deficient plants were rehydrated twice in the development stages 406-509 BBCH and 703-805 BBCH during the experiment. Changes in water regime and level of cellular damage were monitored by continuous measurement of water saturation deficiency, water potential and relative electrolyte outflow. The results show that potato plants reacted more sensitively in drought conditions than in waterlogging conditions. The hypothesis was confirmed that there are differences in tolerance to water stress among the varieties studied, with more significant differences in drought stressed plants. The Marabel variety reacted most sensitively to the drought when determining the VSD, while the varieties Valfi and Milva appeared to be relatively resistant. For water-stressed plants, Laura has the highest resistance and Valfi has most sensitively responded. By measuring the water potential, the varieties Marabel and Milva can be considered relatively resistant varieties, whereas the high sensitivity was found in the Valfi variety. By determining the relative electrolyte outflow, the highest drought sensitivity was observed in the Marabel variety and the highest tolerance was found in the Valfi variety. For plants grown under waterlogging, Laura has the highest resistance, while Valfi has the most sensitive response.

Keywords

vodní potenciál, vodní deficit, vodní sytostní deficit, výtok elektrolytu, zamokření, lilek brambor

Keywords

potato, water potential, water deficit, water saturation deficit, electrolyte leakage, waterlogging

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Helena Hniličková, Ph.D.
• Reader: František Hnilička, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Crop Science / Crop Science