Vliv zasolení na rychlost výměny plynů a fluorescenci chlorofylů u juvenilních rostlin z čeledi ""Cucurbitaceae""

Bc. Dominika Džačovská

Master's thesis

The influence of salinity stress on gas exchange and chlorophyll fluorescence in juvenile plants of the family "" Cucurbitaceae ""

Abstract:

Z globálního hlediska lze usoudit, že stres zasolením patří po stresu suchem mezi jeden z nejvýznamnějších stresových faktorů, a to především v aridních a semiaridních oblastech světa. Proto je cílem této práce sledování a vyhodnocení vlivu zasolení na rychlost výměny plynů a fluorescenci chlorofylů u vybraných juvenilních rostlin z čeledi Cucurbitaceae. Salinita byla u rostlin navozena různými koncentracemi roztoku chloridu sodného prostřednictvím zálivky. Celkem byly 4 varianty, kontrola s nulovou koncentrací NaCl. Zbývající tři varianty měli koncentraci 0,15 M; 0,20 M a 0,25 M NaCl. Pokusnými rostlinami byly tří druhy plodové zeleniny ‒ Cucumis sativus L. (okurka setá), Cucurbita pepo L. (tykev obecná) a Lagenaria siceraria (Molina) Standl. (lagenárie obecná). Rostliny byly zalévány 150 ml roztoku NaCl nebo destilovanou H2O. V juvenilních fázích vývoje vybraných druhů plodové zeleniny byla měřena rychlost výměny plynů a stomatální vodivost pomocí infračerveného analyzátoru plynů LCpro+. Z hodnot fotosyntézy a transpirace byla vypočtena efektivita využití vody. Fluorescence chlorofylů byla měřena za pomocí fluorometru OS5p. Během pokusu se uskutečnilo 6 měření.Dle získaných výsledků nejcitlivěji reagovala na zasolení okurka setá ´Markýza F1´ (Cucumis sativus L.), u které byla naměřena nejnižší průměrná hodnota WUE (11 (10-3)) a zároveň měla nejvyšší rozdíl rychlosti fotosyntézy mezi kontrolní a stresovanou variantou 0,25 M v intervalu od 6,49 µmol CO2.m-2.s-1 do 9,03 µmol CO2.m-2.s-1. Jako odolná se jeví tykev obecná ´StartGreen F1´ (Cucurbita pepo L.), která dosáhla nejvyšší průměrné hodnoty WUE 18,23 (10-3) a zároveň byl u ní naměřen nejnižší rozdíl rychlosti fotosyntézy mezi kontrolní a stresovanou variantou 0,25 M o 0,96 μmol CO2.m-2.s-1, kdy v případě rostlin kontrolních byla rychlost fotosyntézy 7,63 µmol CO2.m-2.s-1. Interval hodnot rychlosti transpirace byl od 0,37 mmol H2O.m-2.s-1 (0,20 M; tykev obecná) do 0,89 mmol H2O.m-2.s-1 (kontrola, lagenárie obecná). Fluorescence chlorofylů u všech plodin v kontrolní variantě byla 0,83. V případě stresové varianty byla nejnižší průměrná hodnota fluorescence chlorofylů naměřena u tykve obecné ve variantě 0,25 M (0,35), interval poměru Fv/Fm byl od 0,35 (0,25 M) do 0,83 (kontrola). Interval v případě lagenárie obecné byl od 0,39 (0,25 M) do 0,83 (kontrola), u okurky seté byl od 0,38 (0,25 M) do 0,83 (kontrola). Vlivem zasolení se rychlost stomatální vodivosti snížila u všech pokusných rostlin. Interval rychlosti se pohyboval od 0,02 mol.m-2.s-1 (0,20 M; tykev obecná) do 0,1 mol.m-2.s-1 (kontrola, okurka setá). Významná závislost byla zaznamenána u korelace transpirace se stomatální vodivostí, determinační koeficient byl u lagenárie obecné 0,77. V případě korelace fotosyntézy byla zjištěna slabá závislost u všech pokusných plodin.

Abstract:

From a global perspective, salinization stress is one of the most significant stress factors after drought stress, especially in arid and semiarid regions of the world. Therefore, the aim of this study is to monitor and evaluate the effect of salinization on the rate of gas exchange and chlorophyll fluorescence in selected juvenile plants of the Cucurbitaceae family.Salinity was induced in plants by various concentrations of sodium chloride solution. There were 4 variants in total. Control with zero NaCl concentration. The remaining three variants had a concentration of 0,15 M; 0,20 M and 0,25 M NaCl. The experimental plants were three species of fruit vegetables - Cucumis sativus L. (cucumber), Cucurbita pepo L. (gourd) and Lagenaria siceraria (Molina) Standl. (lagenaria). The plants were watered with 150 ml of NaCl solution or distilled H2O. In the juvenile stages of development of selected species of fruit vegetables, the gas exchange rate and stomatal conductivity were measured using the infrared gas analyzer LCpro+. Efficiency of water utilization was calculated from photosynthesis and transpiration values. Chlorophyll fluorescence was measured using an OS5p fluorometer. Six measurements were made during the experiment.According to the obtained results the most sensitive response to salinity stress was in cucumber ´Markýza F1´ (Cucumis sativus L.), which had the lowest average value of WUE (11(10-3)) and equally had the highest rate of photosynthesis difference between control and stressed variant 0,25 M ranging from 6,49 µmol CO2.m-2.s-1 and 9,03 µmol CO2.m-2.s-1. The gourd ´StartGreen F1´ (Cucurbita pepo L.) with the highest average value of WUE 18,23 (10-3) seems to be resistant to salinity stress. Here was measured the lowest difference between control and stressed groups of photosynthesis rate of 0,96 μmol CO2.m-2.s-1, where in the case of control plants photosynthesis rate was 7,63 µmol CO2.m-2.s-1. The rate of transpiration was 0,37 mmol H2O.m-2.s-1 (0,20 M, Cucurbita pepo L.) and 0,89 mmol H2O.m-2.s-1 (control, Lagenaria siceraria). Chlorophyll fluorescence for all crops in the control variant was 0,83. In the case of a stress variant, the lowest average chlorophyll fluorescence value was measured for gourd (Cucurbita pepo L.) in the 0,25 M variant (0,35). The Fv / Fm interval was from 0,35 (0,25 M) and 0,83 (control). In general, the Lagenaria siceraria interval was from 0,39 (0,25 M) and 0,83 (control), and from 0,38 (0,25 M) and 0,83 (control) in cucumber. Due to salinity, the stomatal conductivity decreased in all experimental plants. The speed interval ranged from 0,02 mol.m-2.s-1 (0,20 M; gourd) to 0,1 mol.m-2.s-1 (control, cucumber). Significant dependence was observed in the correlation of transpiration with stomatal conductivity, the determination coefficient was 0.77 in Lagenaria siceraria. In the case of photosynthesis correlation, a weak dependence was found in all experimental plants.

Keywords

zasolení, fotosyntéza, transpirace, WUE, fluorescence, tykev, okurka, lagenárie

Keywords

salinity, photosynthesis, transpiration, WUE, fluorescence, gourd, cucumber, Lagenaria siceraria

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2019

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:
Horticulture / Market Horticulture