Změny v obsahu prolinu a relativního výtoku elektrolytů u rostlin béru a čiroku v závislosti na stresu zasolením

Bc. David Chlumský

Master's thesis

Changes to the contents of proline and REL% of the plants of foxtail millet and sorghum depending on the influence by salinity stress

Abstract:

Mezi nejvýznamnější stresové faktory v pěstování rostlin, které mají v celosvětovém měřítku negativní dopady, patří zasolení půd. Různé druhy plodin reagují na zvýšený obsah vodorozpustných solí v půdě odlišným způsobem. Mezi rostliny, které snáší vyšší úroveň zasolení půdy, patří čirok (Sorghum bicolor L.). Citlivější plodinou je v tomto směru bér italský (Setaria italica L.). Vyšší koncentrace solí má na rostlinu celou řadu negativních vlivů. Soli působí na rostlinu jednak tím, že jejich roztoky osmoticky váží vodu, v dalším případě tím, že jejich ionty specificky působí na protoplasmu. Jedním z důsledků zasolení je poškození buněčných membrán či produkce osmoticky aktivních látek, mezi které patří i aminokyselina prolin. Z těchto údajů vyplývají cíle této práce, a to stanovit míru poškození buněčných membrán na základě relativního výtoku elektrolytů v závislosti na působení zasolení a použitém genotypu, dále pak stanovit a vyhodnotit obsah prolinu ve vztahu k působení zasolení na vybrané genotypy čiroku a béru. Pro tento pokus byly vybrány následující genotypy čiroku: 30485, 1216, Ruzrok, Barnard Red a genotyp béru: Ruberit. Rostliny byly pěstovány v částečně řízených podmínkách skleníku KBFR FAPPZ. Po založení pokusu byly rostliny pravidelně zavlažovány destilovanou vodou a ve fázi šesti pravých listů byly rozděleny do čtyř pokusných variant. První byla kontrolní varianta (K), která byla po celou dobu pokusu zavlažována destilovanou vodou. Ostatní varianty byly vystaveny působení stresu zasolením prostřednictvím závlahové vody o různých koncentracích NaCl; (S1) 0,15 M; (S2) 0,25 M a (S3) 0,5 M. V rámci pokusu se uskutečnilo 15 odběrů ve dvoudenních intervalech za účelem měření vybraných charakteristik. Z výsledků vyplývá, že nejnižší poškození buněčných membrán a nejnižší hodnoty obsahu prolinu vlivem zasolení bylo zjištěno v obou případech u kontrolních rostlin (K), naopak nejvyšší u varianty S3. Z měření je dále patrné, že poškozením buněčných membrán nejcitlivěji reagovala odrůda béru - Ruberit, naopak genotypy Ruzrok a Barnard Red lze v tomto směru označit jako tolerantní. Nejvyšší hodnoty obsahu prolinu vlivem zasolení byly zjištěny u odrůd Barnard Red a Ruzrok. Nejnižší hodnoty obsahu této aminokyseliny byly zjištěny u genotypů 1216 a 30485. Z těchto výsledků vyplývá, že genotyp má u juvenilních rostlin čiroku a béru během zasolení významný vliv.

Abstract:

Soil salinity is one of the most important stress factors in crop cultivation that have a negative impact globally. Different crop species respond to an increased concentration of soluble salts in the soil differently. Sorghum (Sorghum bicolor L.) is amongst the plants that tolerate higher levels of salinity better. Foxtail millet (Setaria italica L.) is an example of a crop that is sensitive to higher levels of salinity. High salt concentrations have various negative effects on plants. An example of the salinity influence may be damage of cell membranes or production of osmolytes, which includes amino acid proline. This leading to the aims of this study: Determining the level of damage to cell membranes based on the electrolyte leakage, taking into account the influence of salinity and genotype. Next determining and evaluating the content of proline in relation to the effect of salinity on the selected genotypes: sorghum and foxtail millet. For this experiment four sorghum genotypes: 30485, 1216, Ruzrok, Barnard Red and one foxtail millet genotype: Ruberit were chosen. Plants were cultivated in partially controlled conditions in the greenhouse KBFR FAPPZ. The plants were irrigated with distilled water during the first stage of the experiment and were divided into four variant groups at the six leaf stage. The first was control variant (K), which was irrigated with distilled water throughout the experiment. Other variants were exposed to salinity trough irrigation water with varying concentrations of NaCl namely: (S1) 0,15M; (S2) 0,25M and (S3) 0,5M. Fifteen extractions were made from the plants at two day intervals to measure selected characteristics. The results show that the least damage to cell membranes and the lowest level of proline due to salinity was found in both cases in the control plants (K) while the highest was in variant S3. The results also show that foxtail millet - Ruberit was the most sensitive to cell membrane damage while the sorghum genotypes 1216 and 30585 were the most tolerant to cell membrane damage. The highest values of proline due to salinity were found in varieties Barnard Red and Ruzrok. The lowest values of this amino acid were found in varieties 1216 and 30485. These results show that the genotype of the juvenile plants of sorghum and foxtail millet are significantly influenced by salinity.

Keywords

zasolení, genotyp, buněčné membrány, čirok, prolin, bér

Keywords

foxtail millet, sorghum, salinity, genotype, cell membranes, proline

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2017

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