Interakce spektrálního složení světla a teploty při regulaci metabolismu fenolových látek

Simona SUPOVÁ

Bachelor's thesis

Interaction of light spectral quality and temperature in regulation of phenolic compound metabolism.

Abstract:

Cílem této práce je studium vlivu teploty (vysoké/nízké) a světla, přesněji jeho spektrální kvality a celkové ozářenosti na produkci fenolových látek u rostlin kultivovaných v nepřítomnosti UV-radiace. Rostliny ječmene setého (Hordeum vulgare L. var. Bojos) byly kultivovány v kontrolovaných podmínkách v růstových boxech vybavených LED zdroji světla. Prekultivace probíhala 8 dní (plus 1 den, kdy byly rostliny zasazeny a vloženy do tmy) v podmínkách bílého světla (R:G:B, 1:1:1) a teplotě 20 °C, následně byly aklimovány na vyšší ozářenost 400 ?mol?m-2?s-1 B, GR (G:R, 1:1) a W, při teplotách 12, 20 a 35 °C 7 dní. V experimentální části této práce byl stanoven obsah volných fenolových látek pomocí HPLC-DAD. Dále byl stanoven obsah epidermálních fenolových látek pomocí zařízení Dualex. Míra narušení funkce fotosyntetického procesu byla stanovena na základě stanovení změn kvantového výtěžku fotosystému ? určením hodnoty Fv/Fm pomocí přístroje Fluorpen. Antioxidační aktivita extraktů fenolových látek byla měřena metodou s využitím stabilního radikálu DPPH a vyjádřena v hmotnostních ekvivalentech antioxidantu Trolox. Kromě toho byly stanoveny vybrané morfologické/anatomické parametry rostlin: hmotnost sušiny, délka, šířka a čerstvá hmotnost listů. Výsledky HPLC analýzy volných fenolových látek poukazují na pozitivní vliv modrého světla, na jejich akumulaci, a to zejména v podmínkách nízké teploty. Epidermální UV-A stínění dosahuje nejvyšších hodnot při těchto podmínkách (modré světlo, nízká teplota). Vyhodnocení u parametru Fv/Fm neprokázalo výrazné narušení funkce PS? v žádné ze sledovaných kombinací spektrální kvality a teploty. Antioxidační aktivita nejvíce vzrostla u extraktů kultivovaných rovněž při modrém světle v kombinaci s nízkou teplotou. Z výsledků morfologické analýzy vyplývá, že nejdelší byly rostliny pěstované při červeno zelené spektrální kvalitě při všech sledovaných teplotách, a že hmotnost sušiny byla nejvíce ovlivněna na modrém světle vysokou teplotou, kde byla její hodnota nejvyšší.

Abstract:

The aim of this work is to study the effect of temperature (high/low) and light, more precisely its spectral quality and overall irradiance on the production of phenolic compounds in plants cultivated in the absence of UV-radiation. Barley plants (Hordeum vulgare L. cv. Bojos) were cultivated under controlled conditions in growth boxes equipped with LED light sources. The precultivation was carried out for 8 days (plus 1 day when the plants were planted and kept in the dark after sowing) in white light conditions (R:G:B, 1:1:1) and a temperature of 20 °C, then they were acclimated to a higher irradiation of 400 ?mol?m-2 ?s-1 B, GR (G:R, 1:1) and W, at temperatures of 12, 20 and 35 °C for 7 days. In the experimental part of this work, the content of soluble phenolic compounds was determined by HPLC-DAD. Furthermore, the content of epidermal phenolic compounds was determined by using a Dualex device. The degree of disruption of the photosynthetic process was assessed by determining changes in the quantum yield of the photosystem ? by determining the Fv/Fm value using a Fluorpen instrument. The antioxidant activity of phenol extracts was measured by the method using the stable radical DPPH and expressed in weight equivalents of antioxidant Trolox. In addition, selected morphological/anatomical parameters of the plants were determined: dry weight, length, width and fresh leaf weight. The results of HPLC analysis of free phenolic compounds indicate a positive effect of blue light on their accumulation, especially in low temperature conditions. Epidermal UV-A shielding reaches the highest values under these conditions (blue light, low temperature). The evaluation of the parameter Fv/Fm did not show a significant disruption of the PS? function in any of the monitored combinations of spectral quality and temperature. The antioxidant activity increased the most in extracts obtained from plants grown cultured also under blue light in combination with low temperature. The results of the morphological analysis show that the longest plants were grown in red-green spectral quality at all monitored temperatures, and that the dry weight was the most affected by blue light high temperature, where its value was the highest.

Keywords

fenolové látky, (Hordeum vulgare) Bojos, spektrální kvalita, intenzita ozářenosti, teplota, antioxidační aktivita

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 6. 2020

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 28. 8. 2020
• Supervisor: Mgr. Jakub Nezval, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Experimental Biology