Testování odolnosti rostlin vhodných do zasolených půd

Dana Lhotková

Master's thesis

Testing the Resistance of plants suitable to saline soils

Abstract:

Abiotické stresy ovlivňují kvalitu salátové zeleniny, její morfologickou a anatomickou stavbu a obsah energeticky bohatých látek. Mezi významné stresory je možné zařadit také zasolení, které v podmínkách ČR ohrožuje 6600 ha. Cílem práce je stanovit fyziologické reakce tří vybraných druhů špenátové zeleniny, ale také možnost využití metody spalné kalorimetrie jako screeningové metody pro detekci odolnosti rostlin vůči stresu. Stres zasolením byl sledován u rostlin špenátu setého, čtyřboče rozložité, šruchy zelné ve čtyřech variantách pokusu: varianta kontrolní (K) -- 0 M NaCl; varianta stresová (S1) -- 0,15 M NaCl, zálivka 8 g.l-1 NaCl; (S2) -- 0,25 M NaCl, zálivka 14 g.l-1 NaCl; a (S3) -- 0,5 M NaCl, zálivka 19 g.l-1 NaCl. Rostliny byly pěstovány v nádobových pokusech, ve směsi zahradního substrátu A a písku v poměru 2:1. U rostlin byla sledována hmotnost sušiny kořenů a nadzemní biomasy a dále hodnota spalného tepla. Spalné teplo bylo zjišťováno na základě metody spalné kalorimetrie za využití suchého spalného adiabatického kalorimetru LAGET MS 10 A na základě norem (ČSN ISO 1928). Ze získaných výsledků vyplývají následující závěry, že jako citlivý se na zasolení jeví špenát a naopak jako tolerantní čtyřboč. Proto lze konstatovat, že byla potvrzena hypotéza o mezidruhových rozdílech v reakci na zasolení. Obsah energie byl ovlivněn nejenom variantou pokusu, kdy u rostlin stresovaných byla hodnota spalného tepla nižší v porovnání s kontrolními rostlinami, ale také rostlinným druhem. Ze sledovaných rostlinných druhů měl ve variantách zasolených nižší obsah energie špenát a naopak vyšší čtyřboč. Byla potvrzena hypotéza o rozdílu v obsahu energie v závislosti na koncentraci soli. Obdobně byl prokázán vliv druhu a zasolení na utváření sušiny kořenů a nadzemní biomasy. Při reakci na stres je patrné, že citlivější byly rostliny šruchy v porovnání se špenátem a čtyřbočí. Ze získaných výsledků vyplývá, že byla potvrzena hypotéza rozdílu v tvorbě sušiny v závislosti na koncentraci soli. Závěrem je možné konstatovat, že hmotnost sušiny a stanovení spalného tepla se jeví jako vhodné screeningové metody pro stanovení míry odolnosti rostlin vůči zasolení, přičemž klesající hodnoty spalného tepla u všech sledovaných rostlin odpovídaly zvyšujícímu se solnému stresu u jednotlivých pokusných variant.

Abstract:

Abiotic stress affects the quality of leaf vegetables, their morphology, anatomy and also the contents of energy-containing substances. Salt stress belongs among the most important stressors as 6600 hectares of agricultural land in the Czech Republic are endangered by high salt content in the soil. The goal of this thesis is to assess physiological reactions of three selected spinach-related vegetable species to salt content in the soil as well as to evaluate calorimetric measurement of the heat of combustion as a possible screening method for detection of salt resistance in plants. Reaction to the salt stress was measured in three plant species -- spinach (Spinacia oleracea), Tetragonia tetragonioides and Portulaca oleracea -- in three experimental variants -- Control (K, 0 M NaCl), S1 (0.15 M NaCl in soil, watered with 8 g.l-1 NaCl), S2 (0.25 M NaCl in soil, watered with 14 g.l-1 NaCl) and S3 (0.5 M NaCl in soil, watered with 19 g.l-1 NaCl). The plants were cultivated in containers, in a mixture of type A garden substrate and sand in the ratio of 2:1, respectively. Dry matter weight and the heat of combustion were measured in roots and shoots separately. The heat of combustion was measured by the method of combustion calorimetry using LAGET MS 10 A adiabatic combustion calorimeter according to ČSN ISO 1928. In the results of the experiment, spinach showed high sensitivity to salt exposure, while Tetragonia was observed to be the most tolerant specimen. It can be, therefore, concluded that the hypothesis of interspecific differences in reactions to salt stress was confirmed. Energy content was affected not only by salt concentration, in which case the stressed plants showed lower values of the heat of combustion than the control plants, but also by the plant species itself. Among the tested species, low energy content in salt-exposed experimental variants was observed in spinach and, contrarily, high energy content was observed in Tetragonia. The hypothesis of dependence of the energy content on salt concentration was confirmed. Similarly, the effect of plant species and salt exposure on the production of dry matter in roots and shoots was confirmed as well. The reaction to stress observed in Portulaca was stronger in comparison to Tetragonia and spinach. From these results, it can be concluded that the hypothesis of differing dry matter production in response to salt concentration was confirmed. Lastly, we confirmed the hypothesis that the dry matter weight differs according to the extent of the salt stress. Both the dry matter weight and the heat of combustion have proved to be suitable screening methods for assessment of salt stress resistance in plants. Keywords: purslane, spinach, New Zealand spinach, salt stress, dry matter, energy

Keywords

šrucha, špenát, čtyřboč, zasolení, tvorba sušiny, obsah energie

Keywords

spinach, purslane, New Zealand spinach, salt stress, dry matter, energy content

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 4. 2015

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Rural Development and Agriculture / Development of Rural Areas