Analýza strukturních znaků omezujících rychlost transportu v xylému u rostlin chmele

Bc. Radek Jupa, Ph.D.

Master's thesis

Analysis of structural traits that limit rate of transport in xylem of hop plants

Abstract:

Struktura xylému významně ovlivňuje spolehlivost a efektivitu transportu vody v rostlině. Tato práce se věnuje srovnání základních anatomických znaků vodivých elementů xylému stonku (délka, průměr) mezi třemi vybranými odrůdami rostlin chmele a ukazuje na spojitosti mezi strukturou a transportními vlastnostmi stonku. Důležitou součástí práce je také popis a prověření použitelnosti metody pro měření délky cév pomocí nástřiku silikonu na dužnatých stoncích rostlin chmele a její vyhodnocení prostřednictvím funkce exponenciálního rozpadu. Výsledky práce naznačují, že existují některé rozdíly v anatomické struktuře xylému mezi odrůdami rostlin chmele. Ačkoliv nebyly tyto rozdíly statisticky prokázány, stojí za povšimnutí některé odlišnosti v anatomické stavbě xylému odrůdy Agnus. Odrůda Agnus měla v porovnání s ostatními dvěma odrůdami (Vital a Žatecký poloraný červeňák – kultivar Osvaldův klon 31) větší zastoupení delších cév. Průměrná délka cévy u odrůdy Agnus byla 9,58 ± 0,86 cm (n = 5). Nejkratší cévy byly přítomny u kultivaru Osvaldův klon 31 8,84 ± 0,87 cm (n = 5). Na celkové vodivosti odrůdy Vital a kultivaru Osvaldův klon 31 se nejvíce podílely cévy v úzkém intervalu průměrů (160 – 200 µm). U odrůdy Agnus se na celkové vodivosti podílelo širší spektrum cév různých průměrů, včetně většího množství cév menších průměrů. Diskutovány jsou také anatomické znaky xylému, které se významně podílely na poměrně nízkých hodnotách prakticky naměřené hydraulické vodivosti. Ty kolísaly od 8 do 28 % hodnot vodivosti teoreticky vypočítané ze struktury xylému.

Abstract:

Structure of xylem has a significant influence on safety and efficiency of transport of water in plants. This thesis is focused on comparison of basic anatomical traits of xylem elements in stems of three varieties of hop and shows relationships between structure of xylem and effective and safe transport of water. Description and check of applicability of method for vessel length measurement by injection of silicone into herbaceous stems of hop plants and data evaluation using function of exponencial decay are also an important parts of this thesis. Results of the thesis suggest, that there are some differences in anatomical structure of xylem among three varieties of hop plants. Although no statistically significant differences were found, there are some dissimilarities in anatomical structure of xylem in Agnus variety. In Agnus variety, there were present more vessels of greater length in comparison of two other varieties (Vital and Saaz hops – Osvald’s clone 31 cultivar). Average vessel length of Agnus variety was 9,58 ± 0,86 cm (n = 5). Shortest vessels were attendant in Osvald’s clone 31 cultivar 8,84 ± 0,87 cm (n = 5). A narrow interval of vessel diameters (160 – 200 µm) represented the main contribution the total hydraulic conductivity in Vital variety and Osvald’s clone 31 cultivar. A wider spectra of vessel diameters contributed to the total hydraulic conductivity in Agnus variety, including vessels of smaller diameter. Discussed are anatomical traits of xylem that significantly contributed to low values of measured hydraulic conductivity. These values varied from 8 to 28 % of those theoretically hydraulic conductivity calculated from xylem structure.

Keywords

Humulus lupulus, struktura xylému, délka cév, průměr cév, funkce exponenciálního rozpadu, kavitace, xylem structure, vessel length, vessel diameter, exponential decay function, cavitation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 29. 6. 2012
• Supervisor: doc. RNDr. Vít Gloser, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology