Vliv zasolení na obsah fotosynteticky aktivních pigmentů a fluorescence chlorofylů u vybraných druhů zelenin

Marek Malák

Bachelor's thesis

The chlorophyll content and chlorophyll fluorescence of choice vegetable plants in response to salt stress carotenes

Abstract:

Množství solí v půdě neustále stoupá, a to nejen při zimních měsících, kdy se sůl využívá k posypům komunikací a cest proti namrzání povrchu, ale také během letních měsíců, kdy každoročně klesá množství srážek a zvyšuje se možný výpar z půdy. Z tohoto důvodu je tato práce zaměřena na působení půdní salinity na vybrané fyziologické charakteristiky různých druhů listové zeleniny. Pokus byl založen na rostlinách špenátu setého (Spinacia oleracea L.), šruchy zelné (Portulaca oleracea L.) a čtyřboče rozkladité (Tetragonia tetraginoides (PALL.)) ve skleníku Katedry botaniky a fyziologie rostlin ČZU. Všechny tři druhy rostlin měli stejné pěstební podmínky, které byly udržovány po celou dobu pokusu. Teplota ve skleníku byla nastavena na 25 °C ve dne a 18° C běhen noci, světelný režim byl přirozený, tedy 14 hodin světla a 8 hodin tmy. Rostliny byly pěstovány v plastových nádobách o stejné velikosti, tedy 11x11 cm, ve směsi zahradního substrátu A a křemičitého písku ve stanoveném poměru 2:1. Schéma pokusu představuje 4 varianty. Jedna byla kontrolní a rostliny v ní byly zavlažovány destilovanou vodou. Ostatní tři varianty byly zalévány destilovanou vodou s danou koncentrací soli NaCl. Varianta označována jako S1 měla koncentraci 0,15 M NaCl, pro S2 byla koncentrace 0,25 M NaCl a nejslanější varianta S3 byla představována koncentrací soli ve výši zasolení měla varianta S3, což je koncentrace 0,5 M NaCl. Množství zálivkové kapaliny pro všechny varianty pokusu bylo 200 ml na nádobu. Jednou za 14 dní byly stresované rostliny zality destilovanou vodou. V rámci pokusu byl sledován obsah pigmentů nedestruktivní metodou za využití chlorofylmetru CCM200. Druhou sledovanou charakteristikou byla fluorescence chlorofylů. Obsah pigmentů prokázal mnohem citelnější působení solí na rostliny než měření fluorescence chlorofylů a zároveň se s ním měřením podařilo zaznamenat mnohem větší rozdíly mezi jednotlivými druhy rostlin i mezi variantami zasolení. Měření fyziologických charakteristik bylo prováděno ve dvoudenních intervalech po dobu 14 dnů celkem sedmkrát. Výsledky jsou až na drobné výjimky dle očekávání. Obecně se dá říci, že šrucha se přizpůsobila nejlépe a špenát nejhůře ze všech pozorovaných rostlin. Obě metody se shodují, že nejcitlivější sledovanou rostlinou je špenát setý, který dokonce nevydržel variantu S3 0,5 M a uhynul již v první polovině stresu. Dle měření flourescence je šrucha nejodolnější 5 sledovanou rostlinou, měla ztráty oproti kontrolní variantě necelých 16 % a čtyřboč téměř 23 % při nejslanější variantě S3 0,5 M. Rozdílné pořadí vykazuje měření chlorofylů, kdy šrucha měla snížené naměřené hodnoty ve variantě S3 0,5 M oproti kontrolní téměř 39 % a čtyřboč jen přes 36 %. Čtyřboč měl tedy menší poškození stresem při měření chlorofylmetrem. Z těchto čísel vyplývá, že jednoznačně nejcitlivější na zasolení NaCl reaguje špenát setý a jako tolerantní se dají nazvat obě rostliny, jak šrucha zelná, tak i čtyřboč rozkladitá.

Abstract:

The amount of salt in soil is constantly rising not only during winter months, when it is used for melting ice on roads, but also during summer moths, when there is lesser amount of rainfall and the possibility of vapours is highly increased. This is the main reason why this text is focused on effect of soil salinity on specific physiological characteristics of various leafy vegetable species. The experiment was based on specimen of Spinach (Spinacia oleracea L), Purslane (Portulaca aleracea L.) and Tetragonia tetraginoides in the greenhouse of Department of Botany and plant physiology of ČZU. All three specimen had exactly the same growth conditions which was maintained during the whole experiment. Temperature was set on 25°C during day and 18°C during night, the light cycle was simulated to resemble natural light, i.e. 14 hours of light and 8 hours of dark. The plants were grown in plastic containers of the same size, i.e. 11x11cm, in a mixture of garden substrate A and a silica sand in a ration 2:1. The experiment pattern was based on 4 variations. One was a control specimen watered only with distilled water. The remaining three variants were watered by distilled water with a given concentration of salt NaCl. Variation marked as S1 had concentration of 0,15 M NaCl, for S2 the concentration was 0,25 M NaCl and the variation S3 had the strongest salinity which means concentration of 0,5 M NaCl. All four variation were watered by 200ml of their given liquid. Once in a two week period the stressed plants were watered just by distilled water. During this experiment the amount of pigments was examined by non-destructive method, i.e. usage of chlorophyll-meter CCM200. The second observed characteristic was fluorescence of chlorophylls. The amount of pigments proved to serve as much stronger evidence of salinity effect on examined plants than measuring of chlorophyll fluorescence and at the same time it proved more valuable for distinguishing between all salinity variations and its effect on different specimens. The physiological characteristics measuring was done seven times in 2 day interval over a period of 14 days. Results are, with minor exceptions, according to expectations. Overly it can be said that purslane has adapted the best and spinach the worst of all the observed plants. Both methods are correlating in a sense that the most sensitive of the observed specimen is Spinacia oleracea L which was unable to even survive variation S3 (0,5 M) and died in the first half of its stress test period. According to measuring of fluoresce the purslane is the most resilient of the observed plants with losses only about 16% while tetragonia had a loss of almost 23 % with variation S3 (0,5 M). Measuring of chlorophylls is showing a different order. In variation S3 (0,5 M) the purslane had almost 39 % lower examined values in comparison with control specimen and tetragonia just about 36 %. This proves tetragonia to 7 show less damage by stress during the chlorophyll-meter measuring. According these results it is apparent that the most sensitive plant in case of salinity is spinach and both of the remaining plants i.e. purslane and tetragonia can be considered resilient to it.

Keywords

špenát, šrucha, čtyřboč, zasolení, obsah pigmentů, fluorescence

Keywords

spinach, purslane, new zealand spinach, salinity, pigment content, fluorescence

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2017

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:
Horticulture / Horticulture