Vliv stresu suchem na složení lýka smrku ztepilého - profilování pomocí plynové chromatografie spojené s hmotnostně spektrometrickou detekcí

Bc. Zuzana Šemberová

Master's thesis

Influence of drought stress on Norway spruce phloem composition - volatiles profiling using gas chromatography-mass spectrometry

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá analýzou volatilních organických látek smrku ztepilého (Picea abies, L.) ve stresových podmínkách způsobených absencí srážek. Dále popisuje smrk ztepilý, jeho úlohu v lesnictví a jeho současnou situaci v souvislosti se změnou klimatu. Práce charakterizuje těkavé látky, zkoumá disturbance a stres stromů a uvádí potenciální mechanismy obrany proti působení abiotických a biotických stresorů. Cílem práce bylo posoudit, jaké je zastoupení těkavých chemických látek ve floému smrku ztepilého s využitím plynové chromatografie v kombinaci s hmotnostně spektrometrickou detekcí pomocí průtokového hmotnostního analyzátoru. (GC-TOF-MS). Odběr vzorků proběhl ve dvou dnech v červenci roku 2023, na studijních plochách Fakulty lesnické a dřevařské u Kostelce nad Černými lesy. Celkem se jednalo o pět ploch, z nichž každá byla rozdělena na čtyři sekce. V jedné z nich byly smrky umístěny pod střechou. Po provedení odběru vzorků ze studovaných stromů byla provedena homogenizace jejich lýka v laboratoři za účelem získání čistého extraktu. Získané profily těkavých látek byly statisticky vyhodnoceny pomocí PCA a OPLS-DA, přičemž u některých složek byla porovnána koncentrace mezi zastřešenými a kontrolními stromy. Zjištěné profily obsažených těkavých chemických látek a obsah nejčastěji se vyskytujících sloučenin byly porovnány v závislosti na stresu suchem, kterému byly stromy vystaveny. Mezi zastřešenými a kontrolními stromy se neprokázal žádný podstatný rozdíl v koncentracích těkavých chemických látek. Pro rozdělení mezi plochami byly nejvýznamnějšími látkami methyldehydroabietát, limonen, verticilol a terpineol acetát.

Abstract:

This thesis focuses on the analysis of volatile organic compounds of Norway spruce (Picea abies, L.) under stress conditions caused by the absence of precipitation. It also describes the Norway spruce, its role in forestry and its current situation in the context of climate change. The paper characterises volatiles, examines disturbance and tree stress and presents potential defence mechanisms against abiotic and biotic stressors. The aim of the work was to assess the abundance of volatile chemicals in the phloem of Norway spruce using gas chromatography combined with mass spectrometric detection using a flow-through mass analyzer (GC-TOF-MS). Sampling was carried out on two days in July 2022, on the study areas of the Faculty of Forestry and Wood Technology near Kostelce nad Černými lesy. In total, there were five plots, each divided into four sections. In one of them, spruces were placed under the roof. After sampling of the trees under study, their bark was homogenized in the laboratory to obtain a pure extract. The volatile profiles obtained were statistically evaluated by PCA and OPLS-DA, and for some components, the concentrations were compared between the roofed and control trees. The observed volatile chemical profiles and the content of the most abundant compounds were compared as a function of the drought stress to which the trees were exposed. There was no significant difference in volatile chemical concentrations between the canopied and control trees. For the distribution between plots, the most significant compounds were methyldehydroabiethate, limonene, verticillol and terpineol acetate.

Keywords

smrk ztepilý, GC-MS, metabolomika, profilování látek, multivariační analýza

Keywords

Norway spruce, GC-MS, metabolomics, substance profiling, multivariate analysis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Jaromír Hradecký, Ph.D.
• Reader: Monika Cahová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme:
Forest Engineering