Změny koncentrace prolinu a hodnot relativního výtoku elektrolytů v listech juvenilních rostlin máku setého v závislosti na působení vodního deficitu

Bc. Jiří Kudrna

Master's thesis

Changes to the contents of proline and relative electrolyte leakage in leaves by juvenile plants of opium poppy depending on the influence of water deficit

Abstract:

Tématem diplomové práce je vliv vodního deficitu na změny koncentrace prolinu a hodnoty relativního výtoku elektrolytů u juvenilních rostlin vybraných genotypů máku setého (Papaver somniferum L.). Sucho se v posledních letech stává problémem na globální úrovni a ani Česká republika není výjimkou. Vodní deficit způsobený suchem se projevuje u většiny plodin snížením kvality i výnosu produkce. Mák je rostlinou, která všeobecně patří mezi rostliny s vyššími nároky na pěstitelskou technologii a řadí se mezi plodiny citlivější na podmínky vzdálené od optima. Česká produkce máku setého pro potravinářské účely je celosvětově známá a ceněná pro svou kvalitu. Z těchto důvodů je proto účelné zjistit, jak budou jednotlivé vybrané genotypy máku reagovat na stres způsobený vodním deficitem během jejich životního cyklu. Cílem diplomové práce bylo stanovení fyziologické variability u zkoumaného souboru různých genotypů máku setého z hlediska odolnosti ke stresu z vodního deficitu v juvenilních fázích vývoje. A stanovit fyziologickou reakci v podobě změny koncentrace prolinu a hodnoty relativního výtoku elektrolytů (Rel%).Pro studium vlivu vodního stresu byl založen skleníkový nádobový pokus s 18 vybranými genotypy máku setého: Albín, Aplaus, Florian, Korneuburger weisser, Lazur, Major, Maratón, Mariane, Onyx, Opal, Opex, Orbis, Orel, Orfeus, Postomi, Redy, Tatranský a Zeno. Pokus byl založen ve čtyřech různých variantách: KK (zavlažovaná kontrola), KS (14dní zálivka, 10dní vodní deficit a 4 dny recovery režim), SK (10 dní vodní deficit a 18 dní zálivka) a SS (10 dní vodní deficit, 4 dny režim recovery a 10 dní vodní deficit a 4 dny režim recovery). Pokus byl zahájen ve fázi listové růžice (BBCH 30-39). Hodnoty koncentrace prolinu byly zjišťovány na spektrofotometru UV- Vis Evolution 201 (Thermo Scientific), metodou dle Batese (1973). Relativní výtok elektrolytů (Rel%) byl stanoven na základě měření vodivosti přístrojem GRYF 106 L3 (GRYF HB spol. s.r.o . Česká republika) podle modifikované metodiky dle Campos et al., (2003).Nejvyšší maximální naměřené hodnoty koncentrace prolinu byly zaznamenány u rostlin pěstovaných ve variantě SS (2,077 mg.g-1). Ve variantě SK byla naměřena nejvyšší maximální hodnota koncentrace 1,267 mg.g-1 prolinu tedy vyšší než byla zaznamenána u varianty KS (919,21 µg.g-1). Nejnižší maximální hodnoty byly naměřeny u kontrolní variantyKK (587,84 µg.g-1). Nejvyšší hodnoty relativního výtoku elektrolytu Rel% byly zjištěny ve variantě SS u odrůdy Orbis (99,39 Rel%). Maximální naměřené hodnoty Rel% zaznamenané u varianty SK (88,24 Rel%) byly ve srovnání s variantou KS (82,13 Rel%) vyšší. U kontrolní varianty KK se vyskytla nejvyšší hodnota relativního výtoku elektrolytu s hodnotou 92,93 Rel%. Odrůdou, která měla průměrně nejnižší hodnoty Rel% tedy utrpěla v průměru nejmenší poškození na buněčné úrovni je odrůda Major. Naopak odrůdou, která vykazovala průměrně nejvyšší hodnotu Rel% byla odrůda Albín. Odrůda Albín dosahovala ve variantě SS nejvyšší průměrnou koncentraci prolinu v průběhu celého pokusu, ze všech zkoumaných odrůd a zároveň měla nejvyšší hodnoty relativního výtoku elektrolytů Rel%.

Abstract:

The topic of this diploma thesis is the influence of the water deficit on changes in the proline concentration and the relative electrolyte leakage value in juvenile plants of selected genotypes of opium poppy (Papaver somniferum L.). In recent years drought has become a global problem and Czech Republic is not an exception. The water deficit caused by drought is reflected in most crops by reducing the quality and quantity of production. Poppy is plant that generally belongs among group of plants with higher demands on agriculture technology and ranks among the most sensitive crops to condition distant out their optimum range. Czech poppy seed production for food purposes is known worldwide and appreciated for its quality. For these reasons, it is useful to find out how do individual genotypes respond to stress caused by water deficit during their lifecycle. The aim of the diploma thesis was to determine the physiological variability in the experimental set of different genotypes of poppy plants in terms of resistance against stress from caused by water deficit during juvenile stages of development. It determines the physiological response in the form of changes in proline concentration and relative electrolyte leakage (Rel%).To study the effect of water deficit stress, a greenhouse experiment was established with 18 selected genotypes of opium poppy plants. Selected genotypes: Albín, Aplaus, Florian, Korneuburger weisser, Lazur, Major, Maratón, Mariane, Onyx, Opal, Opex, Orbis, Orel, Orfeus, Postomi, Redy, Tatranský and Zeno. The experiment was based on four different variants: KK (irrigated control), KS (14 days irrigation, 10 days water deficit and 4 days recovery irrigation), SK (10 days water deficit and 18 days irrigation) and SS (10 days water deficit, 4 days recovery irrigation, 10 days water deficit and 4 days recovery irrigation). The experiment was launched at the leaf rosette stage of development (BBCH 30-39). Proline concentration values were determined on UV - Vis Evolution 201 (Thermo Scientific) with a method according to Bates (1973). Relative leakage of electrolytes (Rel%) was determined by measuring conductivity with conductometer GRYF 106 L3 (GRYF HB spol. s.r.o . Česká republika) acording to modified metodology of Campos et al. (2003).Highest maximal proline concentrations were recorded in plants grown in SS variant (2,077 mg.g-1). In SK variant was the highest maximal concentration value 1,267 mg.g-1 which was higher proline concentration level than maximal value recorded in KS variant (919,21 µg.g-1). Lowest values were measured for the control variant KK (587,84 µg.g-1). The highest value of relative electrolyte leakage Rel% were found in SS variant of Orbis variety (99,39 Rel%). The maximal measured value in SK variant was 88,24 Rel% which was higher than KS variant with 82,13 Rel%. In KK variant, the highest value of relative electrolyte leakage was 92,93 Rel%. The variety, which had the lowest average Rel%, therefore suffered the least average damage of cells of the Major variety. On the other hand, the variety, which had the highest mean value of Rel%, was Albín variety. In the SS variant had Albín variety the highest average level of proline concentration of all varietes in our experiment. Albín also had the highest average Rel% value in this variant

Keywords

mák setý, vodní stres, prolin, Rel%

Keywords

opium poppy, water stress, proline, Rel%

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Crop Science / Crop Science