Sacharidy a jejich vliv na fyziologický stav rostlin při vodním stresu.

Bc. Šimon Ekl

Master's thesis

The effect of Carbohydrates on the physiological state of plants under water stress.

Abstract:

Sucho je jedním z nejdůležitějších stresů, které omezují produkci a výnos plodin. Rostoucí lidská populace a předpokládaný nárůst teploty v důsledku globálního oteplování povedou v blízké budoucnosti k problémům se zemědělskou produkcí. Proto se tato studie zabývá možnými řešeními v oblasti problematiky vodního stresu. V rámci výzkumu jsme studovali vliv foliární aplikace sacharózy a fruktózy při vodním stresu, kdy jsme porovnávali působení aplikovaných variant se stresovanou a kontrolní zavlažovanou variantou. Hodnoty fotosyntézy, stomatální vodivosti, rychlosti transpirace a produkce prolinu byly měřeny u pšenice jarní (Triticum aestivum). Odběry probíhaly první, sedmý a čtrnáctý den vodního stresu. Následně došlo k týdenní rehydrataci všech variant a dalšímu odběru. Aplikace sacharidů pomohla rostlině překlenout nepříznivé podmínky vodního deficitu. Zjevný výsledek snížení vodního stresu je zaznamenán u rychlosti fotosyntézy, kde varianta s aplikací fruktózy zvýšila rychlost fotosyntézy při týdenním stresu oproti stresované variantě o 44 %. Při následném dvoutýdenním stresu měla naopak vyšší nárůst rychlosti fotosyntézy varianta s aplikací sacharózy. A to o 38 % oproti stresované variantě. Ta měla v důsledku nedostatku vody snižující trend fotosyntetické asimilace. Varianty s aplikací sacharidů vykázaly podobný trend u studie stomatální vodivosti, kde varianta s aplikací fruktózy měla, oproti stresované variantě, pozitivní vliv na otevřenost průduchů při týdenním stresu (nárůst o 312 %). Při dvoutýdenním vodním stresu měla vyšší hodnoty stomatální vodivosti varianta s aplikací sacharózy, která dosáhla dokonce zvyšujícího efektu na stomatální vodivost oproti týdenním hodnotám vodního deficitu (nárůst o 31 %). Menší vliv vodního stresu po aplikaci sacharidů na rostlinu byl zjištěn také u hodnot rychlosti transpirace a prolinu, kde při dvoutýdenním stresu vyprodukovala stresovaná varianta více než dvojnásobek prolinu nežli sacharidové varianty. Efekt aplikovaných sacharidů naopak nebyl zjištěn u hodnot vodního potenciálu, kde nedošlo k většímu rozdílu mezi stresovanou variantou a variantami s aplikací sacharidů.

Abstract:

Drought is one of the most important phenomena which limits crops’ production and yield. The growing human population and the projected rise in temperature due to global wrming will lead to problems with agricultural production in the near future. Therefore, this study deals with possible solutions in the field of water stress. In the research, we studied the effect of foliar application of sucrose and fruktose under water stress, when we compared the effect of the applied variants with the stressed and irrigated variant. The values of photosynthesis, stomatal conductivity, transpiration rate and proline production on spring wheat (Triticum aestivum) were measured. The samples were taken on the first, seventh and fourteenth day of water stress. Subsequently, there was a weekly rehydration of all variants and further collection. The appliacation of carbohydrates has helped the plant to overcome water deficit conditions. The apparent reset of the reduction in water stress is recorded in the rate of photosynthesis, where the fructose variant increased the rate of photosynthesis under weekly stress compared to the stressed variant by 44 %. On the other hand, with the subsequent two-week stress, the variant with the application of sucrose had a higher increase in the rate of photosynthesis. It is higher by 38 % compared to the stressed variant. Due to the lack of water,the stresssed variant had a decreasing trend of photosynthetic assimilation. The carbohydrate variants showed a similar trend in the stomatal conductivity study, where the fruktose variant had a possitive effect on the stomatal conductivity during a week water stress compared to the stressed variant (an increase of 312 %). During two weeks of water stress, the sucrose variant had higher values of stomatal conducitivty, which even achieved an increasing effect on stomatal conductivity compared to it’s week values of water deficit (an increase of 31 %). The application of carbohydrates on the plant caused a smaller effect of water stress in the values of transpiration and proline, where under two weeks of stress the stressed variant produced more than twice proline, than carbohydrates variants. On the other hand, the effect of applied carbohydrates was not found in the values of water potential. There was no major diference between the stressed variant and the variants with carbohydrate application.

Keywords

sacharidy, vodní stres, fotosyntéza, prolin

Keywords

water stress, carbohydrates, photosynthesis, proline

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Helena Hniličková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Organic Farming / Organic Farming