Vliv stresu suchem na obsah karotenoidů bramborových hlíz (Solanum tuberosum L.)

Kamila Portová

Master's thesis

Carotenoid content in tubers of drought stressed potato plants (Solanum tuberosum L.)

Abstract:

Cílem předkládané práce bylo sledování vlivu stresu suchem na obsah a složení karotenoidů v hlízách brambor. Stanovené obsahy karotenoidů byly statisticky zpracovány a byla zhodnocena jejich závislost na odrůdě a variantě závlahy. Pokus byl proveden v roce 2015 na demonstračním poli ČZU v Praze. Testovány byly 4 odrůdy brambor - Marabel, Milva, Laura (se žlutou barvou dužniny) a Valfi (s modrofialovou barvou dužniny). Odrůdy byly pěstovány ve třech různých variantách závlahy - závlaha zavlažováním, kapková závlaha a stres suchem. Obsahy karotenoidů byly změřeny metodou HPLC s PDA detekcí. Výsledky potvrdily hypotézu, že obsah karotenoidů v hlízách brambor je odrůdově závislý. Nejvyšší schopnost tvorby karotenoidů byla zjištěna v odrůdě Laura s průměrnou hodnotou 0,02367 mg.g-1 sušiny a nejnižší schopnost ve fialové odrůdě Valfi s průměrnou hodnotou 0,00196 mg.g-1 sušiny. Stres suchem se jevil jako faktor, který ovlivňuje obsah karotenoidů v hlízách, ale statisticky se to nepodařilo jednoznačně prokázat. Výsledky ukázaly, že obsah karotenoidů v některých odrůdách narůstal vlivem stresu suchem. Byly také zjištěny značné interakce mezi odrůdou a variantou závlahy. Hypotéza, že stres suchem povede k poklesu obsahu karotenoidů v hlízách, byla tedy vyvrácena. Cílem této práce bylo také sledovat změny profilů karotenoidů jednotlivých odrůd brambor způsobené stresem sucha. Fialová odrůda Valfi se svým profilem karotenoidů od ostatních odrůd výrazně odlišovala. V této odrůdě dominovaly karotenoidy lutein (26 %), violaxanthin (25 %) a neoxanthin (26 %). Ve žlutých odrůdách Marabel, Milva a Laura měl majoritní zastoupení stejný karotenoid a to violaxanthin (54 %, 53 %, 45 %). Nejvíce byl zastoupen při závlaze zaléváním a nejméně při stresu suchem. Naopak podíl zeaxanthinu, luteinu a betakarotenu se vlivem stresu suchem zvyšoval. Profily karotenoidů se vlivem variant závlahy měnily, nicméně každá odrůda reagovala odlišně. Tento pokus mohl být do značné míry ovlivněn extrémním počasím během měsíců pěstování vzorků, neboť bylo abnormálně teplé a suché. Kromě testovaného stresu suchem, mohly být brambory stresovány také nadměrným slunečním ozářením a teplotou.

Abstract:

The aim of this study was to monitor the effect of drought stress factor on carotenoid content and composition in potato tubers. Measured contents of carotenoids were statistically evaluated and the dependency on variety and type of irrigation was assessed. The experiment took place on a demonstration field of the Czech University of Life Sciences in Prague in 2015. Four cultivars of potatoes - Marabel, Milva, Laura (with yellow-fleshed tuber) a Valfi (with purple-fleshed tuber) were sampled. Each cultivar was grown in three different variants of irrigation - irrigation watering, drip irrigation and drought stress (without irrigation). The carotenoid content was analysed by HPLC/PDA method. The results confirmed the hypothesis that carotenoid content is dependent on a potato variety. The highest ability to produce carotenoids was found in the variety Laura with an average value 0,02367 mg.g-1 DM and the lowest ability in the purple variety Valfi with an average value 0,00196 mg.g-1 DM. Drought stress influenced the content of carotenoids in tubers but the statistically significant effect was not uniquely found. The results showed that carotenoid content in some varieties increased due to drought stress. There were also detected significant interactions between a variety and a variation of irrigation. The hypothesis that drought stress leads to decrease of carotenoids in tubers was disproved. This study also aimed at monitoring changes in carotenoid profiles of potato varieties caused by drought stress factor. Carotenoid profile of the purple variety Valfi was significantly different from the other varieties. Carotenoids lutein (26 %), violaxanthin (25 %) and neoxanthin (26 %) dominated in this variety. Carotenoid violaxanthin (54 %, 53 %, 45 %) had a majority part in the yellow varieties Marabel, Milva and Laura. Violaxanthin was most represented in irrigation watering and least in drought stress. On the contrary, the proportion of zeaxanthin, lutein and betacarotene was increased due to drought stress. The effect of different irrigation changed carotenoid profiles in tubers but each variety reacted differently. This experiment could have been influenced by extreme weather during the months of sample's growing because it was abnormally warm and dry. Apart from drought stress, potatoes could have been stressed also by an excessive solar radiation and temperature.

Keywords

brambory, karotenoidy, stres suchem, HPLC/UV-VIS

Keywords

potatoes, carotenoids, drought stress, HPLC/UV-VIS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zora Kotíková, Ph.D.
• Reader: Martin Matějovič, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Nutrition and Foodstuffs / Nutrition and Foodstuffs