Využití fyziologických charakteristik jabloní při výběru vhodných genotypů ve vztahu k abiotickým stresorům

Bc. Tomáš Rýgl

Diplomová práce

The use of physiological characteristics of apple trees in the selection of suitable genotypes in relation to abiotic stressors

Anotace:

V diplomové práci byl sledován vliv vybraných fyziologických parametrů u 22 vybraných genotypů jabloně domácí. V laboratorním (fóliový kryt) pokusu byl sledován vliv vodního deficitu na obsah fotosynteticky aktivní pigmenty (chlorofyl a karotenoidy), rychlost fotosyntézy a transpirace, efektivita využití vody, fluorescence a vodní potenciál stromků jabloní. Sledované genotypy jabloní byly naroubovány na podnož M9. Cílem práce byl monitoring fyziologické reakce vybraných genotypů jabloní na působení vodního deficitu za využití fyziologických metod v rámci šlechtění ovocných dřevin. V rámci diplomové práce byly navrženy následující hypotézy: existují rozdíly ve fyziologických parametrech mezi sledovanými genotypy. Existují genotypové rozdíly mezi novošlechtěním a odrůdami v reakci na vodní deficit. Lze využít uvedené fyziologické parametry pro hodnocení odolnosti genotypů vůči stresorům. V částečně řízených podmínkách foliového krytu VŠÚO, s. r. o. Holovousy byl založen nádobový pokus s rozdílnými genotypy jabloní. V rámci novošlechtění jabloní se jedná o šlechtitelský materiál, proto nejsou uvedeny bližší informace o původu. Mezi testované genotypy novošlechtění byl zařazen tento šlechtitelský materiál: HL2010; HL1282; HL1597; HL827; HL601; HL32; HL2350; HL155-05; HL1185; HL1579; HL1343; HL1311; B11; HL1194; HL53; HL308; HL1651. Mezi referenční odrůdy byly zařazeny tyto genotypy: Frosta; Rubinstep; Idared; Regula a Gala (Galaval). Rostliny byly pěstovány v nádobách o objemu 50 l. Vodní deficit byl navozen vypnutím zálivky po dobu 14 dnů a poté následovalo období 14denní rehydratace. U pokusných rostlin byl sleodván obsah fotosyntteicky aktivních pigmentů, rychlost výměny plynů, efektivita využití vody, parametry fluorescence a vodní potenciál. Ze získaných výsledků vyplývá, že vlivem působení vodního deficitu dochází k postupné ztrátě chlorofylu v listech a po následné rehydrataci se jejich množství zvyšuje. Tento trend byl potvrzen u např. genotypů Idared, HL 601, HL 32, Reluga, HL 1579, Frosta, HL 1311). Naopak u genotypů HL 155-05, B 11, HL 1194, HL 2010 se vlivem rehydratace obsah chlorofylů snížil. Zvýšený obsah karotenoidů na konci vodního deficitu (14 dnů) byl zjištěn např. u genotypů Frosta, HL 827, HL 1597, HL 1185, HL 155-05, HL 601, HL 2010, HL 32, B 11, HL 53, HL 1651. Rychlost fotosyntézy vybraných genotypů jabloní se snižovala v závislosti na působení vodního deficitu a po následné rehydrataci je možné pozorovat její zvýšení. Byly prokázány genotypové rozdíly v rychlosti fotosyntézy, kdy genotypy Frosta, HL 1194 a Rubinstep jsou v ohledu stresu suchem tolerantnější, genotypy Idared a HL 32 mají střední tolerancí a genotypy HL 1651 a B 11 jsou vůči vodnímu deficitu citlivé. U genotypů HL 1292, Frosta, HL 1185, HL 32 a HL 53 bylo v průběhu vodního deficitu zaznamenáno zvýšení rychlosti transpirace. Uvedené genotypy se jeví jako méně vhodné do sušších oblastí. U genotypů Gala (Galaval), Idared, HL 1343, Rubinstep se hodnoty efektivity využití vody vlivem vodního deficitu zvyšovaly. Po působení vodního deficitu dochází ke snížení hodnot maximálního kvantového výtěžku fluorescence a po následné rehydrataci k postupnému zvyšování. Hodnoty fluorescence se u např. u genotypů např. HL1185 a HL 1579 snižovaly již při zahájení stresu. Jedná se tedy o genotypy méně vhodné do sušších oblastí. Jako tolerantní k vodnímu deficitu se jeví genotypy HL 1579, HL 1282, Frosta a Rubinstep. Vlivem vodního deficitu dochází k poklesu hodnot vodního potenciálu stresovaných rostlin. Vodní deficit průkazně snížil hodnoty vodního potenciálu např. u genotypů: Frosta, Reluga, HL 1597, HL 155-05, HL 2350, HL 827, HL 6

Anotace:

01, HL 308, kdy lze předpokládat, že tyto genotypy jsou citlivé na působení vodního deficitu. Mezi genotypy tolerantní vůči vodnímu deficitu je možné zařadit např. HL 1651, HL 53, B 11, Rubinstep, Gala (Galaval), HL 1194 a Idared. Uvedené fyziologické parametry je možné využít pro detekci míry odolnosti či citlivosti vůči stresorům.

Abstract:

The influence of selected physiological parameters in 22 selected genotypes of domestic apple was studied in the thesis. The effect of water deficit on the content of photosynthetically active pigments (chlorophyll and carotenoids), photosynthesis and transpiration rates, water use efficiency, fluorescence and water potential of apple tree saplings was investigated in a laboratory (foil cover) experiment. The genotypes of apple trees under study were grafted onto the M9 rootstock. The aim of the study was to monitor the physiological response of selected apple genotypes to water deficit using physiological methods in fruit tree breeding. The following hypotheses were proposed in the thesis: there are differences in physiological parameters between the genotypes studied. There are genotypic differences between new breeding and cultivars in response to water deficit. These physiological parameters can be used to assess the resistance of genotypes to stressors. A container experiment with different apple genotypes was established in partially controlled conditions in the foil shelter of VŠÚO, s. r. o. Holovousy. In the context of new apple tree breeding, this is breeding material, therefore no further information on the origin is given. The following breeding material was included among the tested genotypes of the new breeding: HL2010; HL1282; HL1597; HL827; HL601; HL32; HL2350; HL155-05; HL1185; HL1579; HL1343; HL1311; B11; HL1194; HL53; HL308; HL1651. The reference varieties included the following genotypes: Frosta; Rubinstep; Idared; Regula and Gala (Galaval). The plants were grown in 50 l containers. Water deficit was induced by turning off the watering for 14 days followed by a 14-day rehydration period. The experimental plants were monitored for photosynthetically active pigment content, gas exchange rate, water use efficiency, fluorescence parameters and water potential. The results show that the water deficit results in a gradual loss of chlorophyll in leaves and an increase in chlorophyll after rehydration. This trend has been confirmed in, for example, the genotypes Idared, HL 601, HL 32, Reluga, HL 1579, Frosta, HL 1311). On the other hand, HL 155-05, B 11, HL 1194, HL 2010 genotypes showed a decrease in chlorophyll content due to rehydration. Increased carotenoid content at the end of the water deficit (14 days) was found e.g. in the genotypes Frosta, HL 827, HL 1597, HL 1185, HL 155-05, HL 601, HL 2010, HL 32, B 11, HL 53, HL 1651. The photosynthetic rate of the selected apple genotypes decreased depending on the effect of water deficit and after subsequent rehydration its increase can be observed. Genotypic differences in photosynthesis rate were shown, with genotypes Frosta, HL 1194 and Rubinstep being more tolerant to drought stress, genotypes Idared and HL 32 having intermediate tolerance and genotypes HL 1651 and B 11 being sensitive to water deficit. In HL 1292, Frosta, HL 1185, HL 32 and HL 53 genotypes, an increase in transpiration rate was observed during water deficit. These genotypes appear to be less suitable for drier areas. For the genotypes Gala (Galaval), Idared, HL 1343, Rubinstep, water use efficiency values increased during water deficit. After exposure to water deficit, the values of maximum quantum yield of fluorescence decreased and gradually increased after subsequent rehydration. The fluorescence values decreased in genotypes such as HL1185 and HL 1579 already at the onset of stress. These are therefore genotypes less suitable for drier areas. The genotypes HL 1579, HL 1282, Frosta and Rubinstep appear to be tolerant to water deficit. The water deficit results in a decrease in the water potential values of the stressed plants. Water deficit has been shown to reduce the water potential values of e.g. Frosta, Reluga, HL 1597, HL 155-05, HL 2350, HL 827, HL 601, HL 308, where it can be assumed that these genotypes are sensitive to water deficit. Genotypes tolerant to water deficit include HL 16

Abstract:

51, HL 53, B 11, Rubinstep, Gala (Galaval), HL 1194 and Idared. These physiological parameters can be used to detect the degree of resistance or sensitivity to stressors.

Klíčová slova

jabloně, genotyp, vodní deficit, rehydratace, výměna plynů, fluorescence, vodní potenciál, fotosyntetické pigmenty

Keywords

apple trees, genotype, water deficit, rehydration, gas exchange, fluorescence, water potential, photosynthetic pigments

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 23. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 5. 2024
• Vedoucí: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.
• Oponent: Jana Česká, CSc.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / specializace:
Zemědělství a rozvoj venkova / Rozvoj venkovského prostoru