Fyziologická reakce krajových odrůd ječmene na vodní stres

Jan STAŘÍK

Bachelor's thesis

Physiological response of barley landraces to water stress

Abstract:

Abstract Along with the changing climate, plant resistance to drought is becoming increasingly relevant, as it has a negative impact on agricultural production. Breeding for high-yielding cultivars has reduced the genetic variability of crops, affecting their adaptability to diverse environmental scenarios. Landraces are adapted to various local conditions, what makes them genetically diverse and could offer new opportunities for crop improvement for future climate scenarios. The goal of this thesis was to understand and characterize the physiological adaptations that help barley landraces to cope with water deficiency. The response of three very genetically diverse barley landraces to different soil moisture was investigated during early vegetative development. After identifying the optimal and worst (water stress) conditions for their growth, several physiological parameters were evaluated to characterize tolerant and susceptible genotypes. We identified a sensitive genotype and two tolerant to water stress, but the mechanisms conferring tolerance in those two seemed to differ. Impaired photosynthetic performance and increased APX and POX activity were associated with susceptibility. The results obtained will be the base for further studies of the molecular mechanisms that regulate these responses, as the genome of the landraces used in this study are sequenced (50K assay from exome capture data).

Abstract:

Spolu s měnícím se klimatem nabývá na významu odolnost rostlin vůči suchu, které má negativní dopad na zemědělskou produkci. Šlechtění na vysoce výnosné odrůdy snížilo genetickou variabilitu plodin, což ovlivňuje jejich adaptabilitu na různé scénáře prostředí. Krajové odrůdy jsou přizpůsobeny různým místním podmínkám, díky čemuž jsou geneticky rozmanité a mohly by nabídnout nové příležitosti pro zlepšování plodin pro budoucí klimatické scénáře. Cílem této práce bylo pochopit a charakterizovat fyziologické adaptace, které pomáhají krajovým odrůdám ječmene vyrovnat se s nedostatkem vody. Byla zkoumána reakce tří geneticky velmi různorodých krajových odrůd ječmene na rozdílnou vlhkost půdy během raného vegetačního vývoje. Po určení optimálních a nejhorších (vodní stres) podmínek pro jejich růst bylo vyhodnoceno několik fyziologických parametrů, které charakterizovaly tolerantní a citlivé genotypy. Identifikovali jsme citlivý genotyp a dva tolerantní vůči vodnímu stresu, ale mechanismy propůjčující toleranci se u těchto dvou genotypů zřejmě lišily. S citlivostí byla spojena zhoršená fotosyntetická výkonnost a zvýšená aktivita APX a POX. Získané výsledky budou základem pro další studium molekulárních mechanismů, které tyto reakce regulují, protože genom krajových odrůd použitých v této studii je sekvenován (50K test z dat získaných exomem)

Keywords

Hordeum vulgare, krajové odrůdy, vodní stres, fotosyntéza, stomatální vodivost, fluorescence chlorofylu, antioxidační enzymy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Cintia Marchetti

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biotechnology and Genetic Engineering / Biotechnology and Genetic Engineering