Indukovaná obrana smrku ztepilého proti herbivorům v podmínkách akutního stresu na čerstvé porostní stěně

Bc. Eliška Sládková

Master's thesis

Induced defense of Norway spruce (Picea abies) against herbivores in condition of acute stress on fresh forest edge

Abstract:

L. smrkový se řadí mezi kalamitní škůdce hlavně na smrku ztepilém (Picea abies), který se v našich podmínkách využívá jako hlavní hospodářská dřevina. Obranyschopnost smrku ovlivnil nárůst průměrných teplot, mírné zimy a sucho způsobené nedostatkem srážek. Tato diplomová práce se zabývá výzkumem indukované obrany smrku při náhlém vystavení akutnímu stresu, který byl způsobem vykácením části porostu a vznikem čerstvé porostní stěny, která byla orientována na jižní stranu. Experiment se zakládal na lokální aplikaci rostlinného hormonu methyl jasmonátu (MeJA) do lýka smrků. MeJA spouští indukci obranných látek, které stromy produkují na obranu proti herbivorům (včetně l. smrkového) a patogenům. Analýza látek byla provedena metodou GC/MS a k porovnání složení byl použit metabolický přístup srovnání látek v chromatogramech pomocí PCA analýzy, vybrané látky byly kvantifikovány. Výsledky komplexní analýzy potvrdili rozdílný obsah obranných látek ve vzorcích ovlivněných aplikací MeJA oproti kontrolním vzorkům, což potvrdilo úspěšnost indukce. Na čerstvé porostní stěně se složení obranných látek signifikantně dle PCA analýzy neseparovalo od obranných látek ze stromů ve vnitřním lese. Určovali jsme rovněž schopnost indukované obrany na stromech, které byly následně napadeny l. smrkovým. Složení obranných látek na následně napadených stromech se nelišilo od složení látek na stromech rezistentních. Kvantita vybraných monoterpenů se v rámci různých skupin nelišila signifikantně, ale lze pozorovat trend nižší produkce na porostní stěně a u napadených stromů l. smrkovým. Fyziologicko-biochemické změny se ve stromech na 2 měsíce staré porostní stěně signifikantně neprojevily ve schopnosti produkce obranných látek.

Abstract:

Bark beetle belongs to the calamity pest chiefly on the Norway spruce which is being used in our environment as the main source of timber. The resistance of spruce has been affected by the rise of average temperatures, mild winters and draughts caused by low precipitation. The thesis deals with the research of induced defence of spruce at a sudden exposure to acute stress caused by clearing part of the forest and by development of a new forest edge that was oriented towards south. The experiment was based on local application of the plant hormone methyl jasmonate (MeJA) into the bast of spruces. MeJA triggers the induction of the defensive substances which the trees produce in order to defend against the herbivores (including the spruce bark beetle) and pathogens. The analysis of the substances was carried out by the GC/MS method and for the compositional comparison the metabolic approach of contrasting of substances in chromatograms using the PCA analysis was employed; selected substances were quantified. The results of the complex analysis confirmed different content of defensive substances in samples modified by MeJA application versus the test sample, which confirmed the success rate of induction. According to the PCA analysis, the composition of the defensive substances of the new forest edge did not considerably significantly separate from the defensive substances of the trees in the inner forest. Also the capability of the induced defence of the trees that were subsequently infested by the spruce bark beetle was determined. The composition of the defensive substances in the subsequently infested trees did not differ from the composition of the substances on the resistant trees. The quantity of selected monoterpens in various groups was not significantly different but a trend of lower production on the forest edge and in the trees invaded by bark beetles can be observed. There were no significant physiological-biochemical changes in the ability to produce the defensive substances in the trees in the 2-months old forest edge.

Keywords

smrk ztepilý (Picea abies), indukovaná obrana, terpeny, porostní stěna, lýkožrout smrkový (Ips typographus)

Keywords

terpens, forest edge, Norway spruce (Picea abies), induced defense, bark beetle (Ips typographus)

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Anna Jirošová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme / field:
Forestry Engineering / Forest Engineering