Vliv zasolení na rychlost výměny plynů a fluorescence juvenilních rostlin béru a čiroku

Bc. Martin Ludvík

Master's thesis

Effect of salinity stress on gas exchange and fluorescence of juvenile plants by foxtail and sorghum

Abstract:

Mezi hlavní faktory nepříznivě ovlivňující rostlinnou výrobu patří také zasolení půd. Díky svým fyziologickým vlastnostem jsou rostliny čiroku a béru často pěstovány na místech, která jsou ohrožená právě půdním suchem a zasolením. Proto je cílem diplomové práce stanovit a následně vyhodnotit meziodrůdové a mezidruhové rozdíly v rychlosti výměny plynů a fluorescenci chlorofylů vybraných genotypů čiroku a béru, které byly po dobu 28 dní vystaveny zasolení. Rostliny čiroku a béru genotypů 1216, Ruberit, 30485, Barnard Red a Ruzrok byly pěstovány v nádobách o velikosti 11x11 cm se zahradním substrátem v částečně řízených skleníkových podmínkách. Schéma pokusu představuje 4 varianty: K, S1, S2 a S3. Varianta K je kontrolní varianta, která byla po celou dobu pokusu zavlažována 250 ml destilované vody. Další tři varianty představují varianty stresované, kdy bylo zasolení navozeno zavlažováním 250 ml příslušného roztoku soli. Varianta S1 byla po celou dobu pokusu zavlažována 0,15 M roztokem NaCl, dále varianta S2, která byla po celou dobu pokusu stresována 0,25 M roztokem NaCl a poslední varianta S3, u které bylo zasolení navozeno 0,50 M roztokem NaCl. U rostlin byla ve dvoudenních intervalech měřena rychlost výměny plynů infračerveným analyzátorem LCpro+, fluorescence chlorofylů přístrojem OS1-FL a index obsahu chlorofylů byl sledován přístrojem CCM-200. Následně byla na základě hodnot rychlosti fotosyntézy a transpirace vypočtena efektivita využití vody (WUE). Nejcitlivěji reagovala na zasolení odrůda béru Ruberit, která vykazovala nejnižší průměrnou efektivitu využití vody (13,669) a zároveň měla nejvyšší rozdíl hodnot mezi kontrolou a stresem u parametru fluorescence chlorofylů (interval hodnot od 0,104 (S1) do 0,583 (S3)). Citlivě na sledované koncentrace NaCl reagoval také genotyp čiroku 1216, u kterého byl zjištěn nejnižší rozdíl průměrné rychlosti transpirace mezi kontrolními (1,083 mmol H2O m-2 s-1) a stresovanými rostlinami (0,545 mmol H2O m-2 s-1). Jako odolnější vůči zasolení se jeví odrůda Barnard Red, u které byl prokázán nejnižší rozdíl hodnot rychlosti fotosyntézy mezi kontrolní a stresovanou variantou S3 v rozmezí od 15,529 umol CO2 m-2 s-1 do 14,823 umol CO2 m-2 s-1. Další odrůda, která se jeví jako odolnější je odrůda Ruzrok, která měla nejvyšší průměrnou efektivitu využití vody (22,541) a také nejnižší rozdíl mezi kontrolou a stresem u parametru fluorescence chlorofylů v rozmezí od 0,059 (S1) do 0,394 (S3).

Abstract:

The main factors negatively affecting crop production include soil salinity. Due to its physiological properties are sorghum and foxtail plants often grown in places that are currently threatened by drought and soil salinization. Therefore the aim of this thesis is to set and then evaluate the varietal and interespecific differences in the rate of gas exchange and chlorophyll fluorescence of selected genotypes of sorghum and foxtail that had been exposed to salinity for about 28 days. Sorghum, foxtail genotypes 1216, Ruberit, 30485, Barnard Red and Ruzrok, these plants were grown in pots of size 11x11 cm with garden substrate in a partially controlled greenhouse conditions. The whole experiment consisted out of four variants: K, S1, S2, S3. The variant K is the control option, which was throughout the experiment irrigated by 250ml of distilled water. The other three variants represent stressed ones, where was salinity irrigation induced by 250 ml of brine. Variant S1 was irrigated by 0,15 M NaCl, variant S2 stressed by 0,25 M NaCl and the last variant S3 was induced by salinization of 0,50 M NaCl solution. The plants were measured in two days intervals by rate of gas exchange infrared analyzer LCpro+, chlorophyll fluorescence device OS1-FL and index chlorophyll content was monitored by device CCM-200. Based on the values of photosynthesis and transpiration rate was calculated water use efficiency (WUE). The most sensitive reaction to salinity was observed by foxtail Ruberit, which showed the lowest average of water use efficiency (13,669) and at the same time had the highest different values of control and stress in the chlorophyll fluorescence parameters (interval values of 0,104 (S1) to 0,583 (S3)). The other sensitive reaction to the measured concentration of NaCl was observed by sorghum genotype 1216, where was determined the lowest average transpiration rate difference between control (1,083 mmol H2O m-2 s-1) and stressed plants (0,545 mmol H2O m-2 s-1). Barnard Red appears to be more resistant to salinity, in this variety were demonstrated the lowest different values in the speed of photosynthesis in between control and stressed variant S3 from 15,529 umol CO2 m-2 s-1 to 14,823 umol CO2 m-2 s-1 Another variety that appears to be very resistant is Ruzrok, which had the highest average water use efficiency (22,541) and also the lowest different values between control and stress in the chlorophyll fluorescence parameters ranging from 0,059 (S1) to 0,394 (S3).

Keywords

WUE, Čiroky, bér, zasolení, fotosyntéza, transpirace, fluorescence

Keywords

Sorghum, foxtail, salinity, photosynthesis, transpiration, fluorescence, WUE

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2017

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Crop Science / Crop Science