Vliv listové infekce rzi plevovou na výměnu plynů pšenice seté

Jan Pecka

Bachelor's thesis

Influence of yellow rust infections on gas exchange by wheat leaves

Abstract:

Pšenice setá (Triticum aestivum) je nejpěstovanější obilninou v České republice a výběr vhodného šlechtitelského materiálu a odolných odrůd je základním pilířem pro integrovanou ochranu rostlin a stabilní výnosy. Rez plevová (Puccinia striiformis) a rez travní (Puccinia graminis) mohou negativně působit na výnos jednotlivých odrůd pšenice seté. Cílem je tedy nalézt takové genotypy rostlin, které by mohly být použity pro další šlechtění vůči negativním vlivům zmiňovaných patogenů, a pomoci pěstitelům s výběrem odolných odrůd proti těmto onemocněním. Pokus byl založen ve VÚRV, v. v. i. Praha, Ruzyně a ve šlechtitelské stanici Selgen, a. s., Stupice metodou latinského čtverce ve dvou opakováních s následujícími odrůdami: Annie, Artist, Bernstein, Frisky, Gordian, Julie, Pankratz, Rumor, Sailor a Tobak. Založení pokusů a agrotechnické zásahy během vegetace pšenice vycházely z metodiky polních pokusů a agrotechnických lhůt. Ochrana proti chorobám nebyla provedena. Rostliny pšenice byly infikovány rzí plevovou umělým rozprášením urediospor ve směsi s inertní látkou nebo injekčně do stébel jednotlivých odrůd ve vývojové fázi 59. DC. Pro inokulum byla použita směs urediospor množených na klíčních rostlinách ve skleníkových podmínkách. Infekce rzí travní proběhla na 7 z 10 sledovaných odrůd samovolně ve fázi 59. až 69. DC. U pokusných rostlin byla sledována rychlost fotosyntézy a rychlost transpirace. Odběry byly provedeny 3, 6 a 9 dní od inokulace. Pro stanovení rychlosti fotosyntézy a transpirace byl použit přenosný infračervený analyzátor plynů LCpro+ (ADC Bio Scientific Ltd.). Ze získaných výsledků vyplývá, že infekce rzí plevovou snižuje rychlost fotosyntézy a transpirace u všech sledovaných odrůd. Nejnižší pokles v rychlosti fotosyntézy po 9 dnech stresového působení rzí plevovou byl zaznamenán u odrůdy Rumor (1,0 umol CO2.m-2.s-1), naopak největší pokles u odrůdy Annie (2,61 umol CO2.m-2.s-1). Nejnižší pokles v rychlosti transpirace po 9 dnech stresového působení rzí plevovou byl zaznamenán u odrůdy Tobak (0,1 mmol H2O.m-2.s-1), naopak největší pokles u odrůdy Julie (0,36 mmol H2O.m-2.s-1). Z výsledků je dále patrné, že infekce rzí travní snižuje u všech sledovaných odrůd rychlost fotosyntézy, avšak rychlost transpirace byla u některých odrůd zvýšena. Infekce rzí travní také působí s vyšší agresivitou a v kratším časovém úseku než infekce rzí plevovou. Nejnižší pokles v rychlosti fotosyntézy po 9 dnech stresového působení rzí travní byl zaznamenán u odrůdy Sailor (3,18 umol CO2.m-2.s-1), naopak největší pokles u odrůdy Bernstein (3,98 umol CO2.m-2.s-1). V případě napadení rzí travní je možné zaznamenat odlišné reakce na tento patogen v rámci rychlosti transpirace, kdy například u odrůdy Annie byl zaznamenán nárůst transpirace (0,7 mmol H2O.m-2.s-1), naopak u odrůdy Rumor byl efekt opačný a pokles v rámci sledovaných odrůd nejvyšší (0,56 mmol H2O.m-2.s-1). Navrhované hypotézy, že existují genotypové rozdíly sledovaných odrůd pšenice seté ve fyziologické odezvě na působení zkoumaných patogenů a rozdíly mezi vlivem zkoumaných patogenů mezi sebou, byly potvrzeny. Ze získaných výsledků vyplývá, že jako šlechtitelský materiál pro šlechtění na odolnost vůči rzi plevové lze vybrat odrůdy Rumor, Artist, či Gordian, naopak pro šlechtění na odolnost vůči rzi travní odrůdy Sailor či Julie. Odrůda Tobak zaznamenala obdobné výsledky jak v odezvě na působení rzí plevovou, tak na působení rzí travní.

Abstract:

Wheat is the most often grown crop in The Czech Republic and selection of suitable breeding material and resistant varieties is an essential part of integrated pest management and stable yields. Wheat stripe rust (Puccinia striiformis) and stem rust (Puccinia graminis) can adversely affect the yield of different varieties of wheat. The aim is to find plant genotypes that could be used for further breeding against adverse effects of the mentioned pathogens and help growers with the selection of resistant varieties against diseases. The experiment was carried out in VÚRV, v. V. I. Praha, Ruzyně and breeding station Selgen, a. s., Stupice by the latin square method in two repetitions with the following varieties: Annie, Artist, Bernstein, Frisky, Gordian, Julie, Pankratz, Rumor, Sailor and Tobak. The founding experiments and agro-technical interventions during the vegetation of wheat were based on the methodology of field trials and agro-technical periods. Protection against diseases were not performed. The wheat plants were infected with wheat stripe rust by artificial spraying of urediniospores in admixture with an inert substance or injected into straws of each variety in the development stage 59. DC. A blend of urediniospores propagated on germinating plants in greenhouse conditions was used for the inoculum. Stem rust infection occurred spontaneously at 7 out of 10 studied varieties in phase 59. až 69. DC. In the test plants photosynthesis rate and transpiration rate were observed. Samples were made 3, 6 and 9 days after inoculation. Portable infrared gas analyzer LCpro + (ADC Bio Scientific Ltd.) was used to determine the rate of photosynthesis and transpiration. The results indicate that the infection caused by wheat stripe rust reduces transpiration and photosynthesis rate in all studied varieties. The lowest decrease in photosynthetic rate was observed in Rumor (1,0 umol CO2.m-2.s-1), 9 days after stress exposure of wheat stripe rust, while the largest decrease was observed in Annie (2,61 umol CO2.m-2.s-1). The lowest decrease in transpiration rate was observed in Tobak (0,1 mmol H2O.m-2.s-1), 9 days after stress exposure of wheat stripe rust, while the largest decrease was observed in Julie (0,36 mmol H2O.m-2.s-1). The results also show that stem rust infection decreased in all investigated varieties photosynthesis rate, but the rate of transpiration is in some varieties was increased. The infection of stem rust also affects of greater aggressiveness and in a shorter time than wheat stripe rust infection. The lowest decrease in photosynthetic rate was observed in Sailor (3,18 umol CO2.m-2.s-1), 9 days after stress exposure of stem rust, while the largest decrease was observed in Bernstein (3,98 umol CO2.m-2.s-1). In the case of stem rust, it is possible to observe different responses to this pathogen at the rate of transpiration. For example, an increase in transpiration (0.7 mmol H2O.m-2.s-1) was observed in Annie variety, whereas in Rumor variety the effect was opposite, the largest decrease from all of varieties And a decrease in the highest varieties (0.56 mmol H2O.m-2.s-1). The proposes hypotheses claiming that there were differences observed in genotype varieties of wheat in the physiological response to pathogen exposure and examined the influence of differences between the investigated pathogens among themselves, were confirmed. The results show that as breeding material for breeding, for resistance against wheat stripe rust, can choose varieties Rumor, Artist, or Gordian, while breeding for resistance against stem rust varieties Sailor and Julie. Variety Tobak observed congenerous results in both responses to the influence of wheat stripe rust and stem rust.

Keywords

pšenice setá, rez plevová, rez travní, fotosyntéza, transpirace

Keywords

wheat, wheat stripe rust, stem rust, photosynthesis, transpiration

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 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:
Crop Science / Crop Science