Vliv glycin betulinu na klíčení vybraných druhů.

Bc. Barbora Tunklová

Master's thesis

Effect of glycine betulin on germination of selected species

Abstract:

Vodní deficit a zasolení patří mezi hlavní abiotické stresory, které ovlivňují rostliny v mnoha ohledech jak v přirozených, tak i uměle vytvořených ekosystémech. A právě klíčení a rané vývojové fáze rostlin jsou k těmto nepříznivým podmínkám velmi citlivé. Jednou z možností, jak mohou rostliny překonávat stres suchem, je aplikace osmoticky aktivních látek. Mezi tyto látky patří i glycin betulin.Cílem práce bylo pozorovat a zhodnotit vliv glycin betulinu na klíčivost a růst raných vývojových fází rostlin v podmínkách sucha nebo zasolení u modelových rostlin Lepidium sativum L., Valerianella locusta L. a Lactuca sativa L., vyhodnotit případné toxické účinky glycin betulinu u zvolené koncentrační řady. Dále sledovat vliv vodního stresu a zasolení simulované rozdílnými koncentracemi roztoků NaCl, PEG a glycin betulinu na klíčivost semen vybraných modelových rostlin.Laboratorní pokus diplomové práce „Vliv glycin betulinu na klíčení vybraných druhů “ byl založen na Katedře botaniky a fyziologie rostlin FAPPZ ČZU v Praze. Pokus byl rozdělen do čtyř etap – test toxicity u řeřichy seté při odstupňovaných koncentracích glycin betulinu (0 g·l-1; 0,014 g·l-1; 0,049 g·l-1; 0,07 g·l-1; 0,091 g·l-1; 0,112 g·l-1; 0,14 g·l-1; 0,49 g·l-1; 0,7 g·l-1; 0,91 g·l-1 a 1,12 g·l- 1), test toxicity u kozlíčku polníčku v odstupňovaných koncentracích glycin betulinu (0 g·l-1; 0,14 g·l-1; 0,49 g·l- 1; 0,7 g·l- 1; 0,91 g·l-1 a 1,12 g·l-1), semena polníčku klíčící v podmínkách zasolení, které bylo simulováno 100 mM NaCl spolu s odstupňovanými koncentracemi glycin betulinu (0 g·l-1; 0,14 g·l-1; 0,49 g·l-1; 0,7 g·l-1; 0,91 g·l-1 a 1,12 g·l-1) a klíčení semen salátu v podmínkách sucha simulovaném 10% a 30% PEG 6000 (vodní deficit) a vodní deficit (10% PEG) s odstupňovanými koncentracemi glycin betulinu (0 g·l-1; 0,091 g·l- 1; 0,14 g·l-1; 0,7 g·l-1 a 1,12 g·l-1). Do Petriho misky s filtračním papírem bylo přidáno 5 ml roztoku. A na nasáknutý filtrační papír bylo poté umístěno 30 semen, každá varianta měla 5 opakování. Pokus probíhal v řízených podmínkách, kdy Petriho misky byly umístěny do inkubátoru, ve kterém měla semena nastavené vhodné podmínky pro klíčení.Byla sledována průměrná klíčivost semen (SG), energie klíčení (GE), rychlost klíčení (GR), index klíčivosti (GI) a průměrný počet vyklíčených semen. Dále byla měřena průměrná délka kořínků nad 2 mm, délka hypokotylů a hmotnost FW a DW přepočítaná na hmotnost jedné rostlinky v mg.Ze získaných výsledků vyplývá, že glycin betulin pozitivně ovlivnil klíčení semen. Nejvhodnější podmínky pro klíčení byly sledovány u pokusu se semeny řeřichy a salátu. Méně příznivé podmínky byly poté zjištěny u polníčku ošetřeného pouze glycin betulinem. A naopak nejméně příznivé podmínky byly zjištěny u klíčících semen polníčku v podmínkách zasolení.Dle navrhovaných hypotéz bylo potvrzeno, že glycin betulin neinhibuje klíčení semen. Též aplikace osmoticky aktivní látky – glycin betulin pozitivně ovlivnila klíčení polníčku v zasolených podmínkách. I když semena v těchto podmínkách klíčila, byla ovlivněnatoxickými účinky iontů Na+ a Cl-. Byla prokázána i poslední hypotéza, že glycin betulin ovlivní klíčení a růst v podmínkách vodního deficitu.

Abstract:

Water deficit and salinity are the main abiotic stressors that influence plants in many ways in both natural and artificial ecosystems. These unfavorable conditions mostly affect the germination and early stages of plant development. One of the ways how plants cope with drought is creation of osmotically active substances. Glycine betulin is one of them.This work's main goal was to observe and evaluate the effect of glycine betulin on germination and growth of plants in the early stages of plant development in drought and saline conditions. The observed plants were Lepidium sativum L., Valerianella locusta L. and Lactuca sativa L. Possible toxicity of glycine betulin was evaluated for selected concentration row in model plants. Furthermore, to observe the influence of different concentrations of NaCl, PEG, and glycine betulin on germination of selected model plants.The laboratory experiment of this thesis – "Effect of glycine betulin on germination of selected plants" was based on the Department of Botany and Plant Physiology, Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources, University of Life Sciences in Prague. The experiment was conducted in four stages – test of toxicity for graded concentrations of glycine betulin (0 g∙l-1; 0.014 g∙l-1; 0.049 g∙l-1; 0.07 g∙l-1; 0.091 g∙l-1; 0.112 g∙l-1; 0.14 g∙l-1; 0.49 g∙l-1; 0.7 g∙l-1; 0.91 g∙l-1 and 1.12 g∙l-1) on watercress; test of toxicity for graded concentrations of glycine betulin (0 g∙l-1; 0.14 g∙l-1; 0.49 g∙l-1; 0.7 g∙l-1; 0.91 g∙l-1 and 1.12 g∙l-1) on lamb’s lettuce; seed germination of lamb’s lettuce in saline conditions, which was simulated 100 mM NaCl with graded concentration of glycine betulin (0 g∙l-1; 0.14 g∙l-1; 0.49 g∙l-1; 0.7 g∙l-1; 0.91 g∙l-1 and 1.12 g∙l- 1) seeds of lettuce in drought conditions simulated by 10% and 30% PEG 6000 and 10% PEG with graded concentration of glycine betulin (0 g∙l-1; 0.091 g∙l-1; 0.14 g∙l-1; 0.7 g∙l-1 and 1.12 g∙l-1). 5 ml of solution was added to Petri dishes with filtration paper. Thirty seeds were placed on soaked filtration paper, and each variant was done in five repetitions. The experiment was conducted in controlled conditions – Petri dishes were placed in incubators, where are good conditions for seed germination.Average seed germination (SG), germination energy (GE), speed of germination (GR), germination index (GI), and the average number of germinated seeds were monitored. Furthermore, the average length of roots over 2 mm, the length of hypocotyls, and the weight of FW and DW adjusted to the weight of one plant were measured.The obtained results show that glycine betulin had a positive effect on seed germination. The most suitable conditions for germination were observed in an experiment with watercress and lettuce seeds. Less favorable conditions were then found in lamb's lettuce with only glycine betulin. Contrary, the least favorable conditions were found for germinating lamb's lettuce seeds in salinity conditions.In accordance with the suggested hypothesis it was confirmed that glycine betulin does not inhibit germination. Also, the application of an osmotically active substance – glycin betulinpositively affected the germination of lamb's lettuce in saline conditions. Even though the seeds germinated under these conditions, they were affected by the toxic effects of Na+ and Cl- ions.The last hypothesis that glycine betulin has an impact on germination and growth in water-deficient conditions was also confirmed.

Keywords

glycin betulin, abiotické stresory, klíčení, růst

Keywords

glycin betuline, abiotic stress, germination, growth

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Helena Hniličková, Ph.D.
• Reader: Lenka Vinšová, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Horticulture / Market Horticulture