Vliv vodního stresu na výměnu plynů a fluorescenci chlorofylů brambor

Václav Veleta

Bachelor's thesis

Effects of water stress on gas exchange and chlorophyll fluorescence of potato plants

Abstract:

V práci byl sledován vliv vodního stresu na výměnu plynů a fluorescenci chlorofylů brambor. V posledních letech jsou stále více patrné extrémní projevy počasí – suchá jara posledních let nás nutí hledat řešení, jak s těmito extrémy bojovat. Jedním ze způsobů je výběr vhodných odrůd, které jsou odolné vůči vodnímu stresu.Cílem práce bylo stanovit rozdíly mezi vybranými odrůdami brambor (Laura, Marabel, Milva a Valfi) v reakci na vodní stres. U vybraných odrůd byla sledována rychlost výměny plynů, fluorescence chlorofylů a z hodnot fotosyntézy a transpirace byla následně vypočítána hodnota efektivity využití vody. Nádobový pokus byl založen v částečně řízených podmínkách skleníku katedry botaniky a fyziologie rostlin FAPPZ. Rostliny byly vystaveny vodnímu stresu po dobu 71 dní. Schéma pokusu představovalo tři varianty – zavlažovaná kontrola, varianta s vodním deficitem a trvale zamokřená varianta. V průběhu pokusu bylo provedeno 11 měření ve fázích BBCH: 109, 209, 305, 406, 509, 625, 639, 707, 805, 901 a 909. Varianta s vodním deficitem byla dvakrát rehydratována, ve fázích 406 a 703 BBCH. Rychlost výměny plynů byla měřena přístrojem LCpro+ a fluorescence chlorofylů přístrojem OS1 – FL.Z výsledků vyplývá, že vodní stres měl negativní vliv na rychlost fotosyntézy a transpirace u odrůd brambor. Byl prokázán vliv odrůdy na rychlost fotosyntézy v reakci na vodní stres, neboť nejnižší rozdíl mezi kontrolní a suchou variantou byl zjištěn u odrůdy Milva (0,38 μmol CO2.m-2.s-1) naopak nejvyšší rozdíl byl stanoven u odrůdy Laura (0,72 μmol CO2.m-2.s-1). Nejnižší rozdíl mezi kontrolní a zamokřenou variantou byl zjištěn u odrůdy Valfi (0,04 μmol CO2.m-2.s-1). Na straně druhé nejvyšší rozdíl byl naměřen u odrůdy Laura (0,55 μmol CO2.m-2.s-1). V případě stresu anoxie je možné konstatovat, že anoxie neměla prokazatelně negativní vliv na rychlost transpirace u odrůd brambor, Nejnižší rozdíl mezi kontrolní a suchou variantou byl zjištěn u odrůdy Marabel (0,11 mmol H2O.m-2.s-1). U odrůdy Milva byl rozdíl nejvyšší (0,85 mmol H2O.m-2.s-1). Vodní deficit průkazně ovlivnil efektivitu využití vody a fluorescenci chlorofylů. Fluorescence chlorofylu nebyla ovlivněna odrůdou. Byla potvrzena hypotéza o existenci meziodrůdového rozdílu v reakci na působení stresu, o vlivu vodního stresu na fluorescenci chlorofylů a rychlost výměny plynů.

Abstract:

The thesis examined the effect of water stress on gas exchange and chlorophyll fluorescence of potatoes. In recent years, extreme weather events have become increasingly apparent – dry spring of recent years have forced us to look for solutions to fight these extremes. One way is to select suitable varieties that are ressistant to water stress.The aim of the work was to find out the differences between selected varieties of potatoes (Laura, Marabel, Milva and Valfi) in response to water stress. For selected varieties, the rate of gas exchange, chlorophyll fluorescence was monitored, and the value of water utilization efficiency was subsequently calculated from the values of photosynthesis and transpiration. The container experiment was established in partially controlled conditions in the greenhouse of the Department of Botany and Plant Physiology of the FAPPZ. The plants were exposed to water stress for 71 days. The experimental scheme consisted of three variants – an irrigated control, a variant with a water deficit and a permanently wet variant. During the experiment, 11 measurements were made in the BBCH phases: 109, 209, 305, 406, 509, 625, 639, 707, 805, 901 and 909. Plants of the water-deficient variant was rehydrated twice, in the 406 and 703 BBCH phases. The gas exchange rate was measured with an LCpro+ instrument and chlorophyll fluorescence with an OS1-FL instrument.The results show that water stress had a negative effect on the rate of photosynthesis and transpiration in potato varieties. The influence of the variety on the rate of photosynthesis in response to water stress was demonstrated, as the lowest difference between the control and dry variant was found in the Milva variety (0.38 μmol CO2.m-2.s-1) and the highest difference was found in the Laura variety (0.72 μmol CO2.m-2.s-1). The lowest difference between the control and wet variant was found in the Valfi variety (0.04 μmol CO2.m-2.s-1). On the other hand, the highest difference was measured for the Laura variety (0.55 μmol CO2.m-2.s-1). In the case of anoxia stress, it can be stated that anoxia did not have a demonstrably negative effect on the rate of transpiration in potato varieties. The lowest difference between the control and dry variant was found in the Marabel variety (0.11 mmol H2O.m-2.s-1). The difference was the highest for the Milva variety (0.85 mmol H2O.m-2.s-1). Water deficit has significantly affected water use efficiency and chlorophyll fluorescence. Chlorophyll fluorescence was not affected by variety. The hypothesis of the existence of an interspecific difference in response to stress, of the effect of water stress on chlorophyll fluorescence and the rate of gas exchange was confirmed.

Keywords

lilek brambor, fluorescence, fotosyntéza, transpirace, vodní deficit, vodní stres, zamokření

Keywords

potato, fluorescence, photosynthesis, transpiration, water deficit, water stress, waterlogging

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Crop Science / Crop Science