Vliv sucha na klíčení vybraných genotypů pšenice seté (Triticum aestivum L.) a sóji luštinaté (Glycine max L.)

David Reif

Bachelor's thesis

Effect of drought on germination of selected genotypes of wheat (Triticum aestivum L.) and soybean (Glycine max L.)

Abstract:

V důsledku neustálých klimatických změn na Zemi dochází v určitých oblastech ke ztrátám vody důležité pro rostliny. Vzniklé sucho se stává stále větším problémem globálního významu. Mezi abiotickými faktory v zemědělství je sucho nejvýznamnější, způsobuje u rostlin vodní stres, jehož působení má vliv na růst a vývoj ve fázi klíčení i během vegetace. Pšenice setá (Triticum aestivum L.) a sója luštinatá (Glycine max L.) reagují na nedostatek vody omezením růstu v raných vývojových fází až úplným zastavením. V závislosti na výše uvedených poznatcích byl zkoumaným cílem této práce vliv uměle navozeného vodního stresu pomocí PEG (polyethylen glykol) na klíčení a růstové parametry semen pšenice a sóji. Dne 25. května 2023 došlo k založení experimentu se semeny pšenice genotypu 'Vanessa' a 'Frisky' a dne 16. června 2023 došlo k založení pokusu se semeny sóji genotypu 'Moravians' a 'Mayrika'. Doba trvání experimentu byla vždy 7 dní. Experiment byl proveden v laboratoři katedry botaniky a fyziologie rostlin, FAPPZ, ČZU v Praze. Pokus byl rozdělen do 4 variant, kontrolní (K) a podle použité koncentrace PEG (5%, 15% a 25%). Měření probíhalo 3., 5., a 7. den od založení. Hodnocenými parametry byly průměrná klíčivost semen (SG), energie klíčení (GE), rychlost klíčení (GR) a index klíčení (GI). Dále délka kořene a nadzemní části, hmotnost FM a DM a poměr R:S. Ze získaných výsledků této bakalářské práce vyplývá, že vlivem vodního deficitu na semena pšenice a sóji bylo dosaženo výrazného snížení parametrů klíčení a růstu u testovaných semen v porovnání s kontrolní variantou (K), kde byly podmínky pro růst semen optimální. Bylo zjištěno, že s rostoucí úrovní vodního stresu klesá rychlost klíčení, klíčivost a růst semen, nebo je vývoj zcela inhibován. Pšenice se ukázala jako více tolerantní, sója byla k podmínkám sucha více senzitivní. U genotypů pšenice 'Vanessa' a 'Frisky' nebylo zjištěno výrazných rozdílů v hodnocených parametrech semen. U varianty 5% PEG došlo u pšenice ke stimulaci růstu kořenů oproti nadzemní části u obou genotypů. Mezi genotypy sóji byly zaznamenány výrazné rozdíly. Genotyp 'Moravians' dosáhl vyšších hodnot u parametrů klíčení. Naopak genotyp 'Mayrika' dosáhl vyšších hodnot u parametrů růstu a vyšší tolerance k suchu. Rovněž se ukázalo, že nízké koncentrace PEG (5%) působí na semena sóji stimulačním účinkem u obou zkoumaných genotypů 'Moravians' a 'Mayrika'. Větší stimulační efekt u varianty 5% PEG byl pozorován u genotypu 'Mayrika' ve všech sledovaných parametrech. Na základě výsledků vyplývá, že hypotéza této práce byla potvrzena. Existují genotypové a mezidruhové rozdíly v rychlosti klíčení, klíčivosti a růstových parametrech semen pšenice a sóji v závislosti na působení vodního stresu.

Abstract:

As a result of the constant changes in the Earth's climate, certain areas are losing water that is important for plants. The resulting droughts are becoming a growing problem of global importance. Among abiotic factors in agriculture, drought is the most important, causing water stress in plants, the effects of which affect growth and development at the germination stage and during the growing season. Sown wheat (Triticum aestivum L.) and soybean (Glycine max L.) respond to water stress by limiting growth in the early developmental stages and even stopping altogether. Depending on the above findings, the effect of artificially induced water stress using PEG (polyethylene glycol) on germination and growth parameters of wheat and soybean seeds was investigated in this study. On 25 May 2023, an experiment was established with wheat seeds of the genotypes 'Vanessa' and 'Frisky' and on 16 June 2023, an experiment was established with soybean seeds of the genotypes 'Moravians' and 'Mayrika'. The duration of the experiment was always 7 days. The experiment was carried out in the laboratory of the Department of Botany and Plant Physiology, FAFNR, CULS in Prague. The experiment was divided into 4 treatments, control (K) and according to the concentration of PEG used (5%, 15% and 25%). Measurements were taken on the 3rd, 5th, and 7th day after establishment. The parameters evaluated were average seed germination (SG), germination energy (GE), germination rate (GR) and germination index (GI). In addition, root and aboveground length, FM and DM weight and R:S ratio. The results obtained in this bachelor thesis show that the effect of water deficit on wheat and soybean seeds resulted in a significant reduction of germination and growth parameters in the tested seeds compared to the control variant (K), where the conditions for seed growth were optimal. It was found that with increasing levels of water stress, germination rate, germination and seed growth decreased or development was completely inhibited. Wheat proved to be more tolerant, while soybean was more sensitive to drought conditions. No significant differences in the seed parameters evaluated were found between the wheat genotypes 'Vanessa' and 'Frisky'. In the 5% PEG variant, wheat showed a stimulation of root growth compared to the aerial part in both genotypes. Significant differences were observed among soybean genotypes. Genotype 'Moravians' achieved higher values for germination parameters. On the other hand, the genotype 'Mayrika' achieved higher values for growth parameters and higher drought tolerance. It also showed that low concentrations of PEG (5%) had a stimulatory effect on soybean seeds in both genotypes 'Moravians' and 'Mayrika' studied. A greater stimulatory effect for the variant 5% PEG was observed in the 'Mayrika' genotype in all the parameters studied. Based on the results, it is concluded that the hypothesis of the present study was confirmed. There are genotypic and interspecific differences in germination rate, germination and growth parameters of wheat and soybean seeds as a function of water stress.

Keywords

klíčivost, růstové parametry, vodní stres, abiotický stresor, PEG

Keywords

germination, growth parameters, water stress, abiotic stress, PEG

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2024
• Supervisor: prof. Ing. Václav Hejnák, Ph.D.
• Reader: Jan Kubeš, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Crop Production