Vliv vybraných abiotických faktorů na klíčivost sveřepu jalového

Bc. Anna Janoušková

Master's thesis

Abiotic factors affecting germination of Bromus sterilis

Abstract:

Sveřep jalový je významným plevelným druhem uplatňujícím se zejména v ozimých obilninách, jehož škodlivost v poslední dekádě narůstá. Jeho rychlá populační dynamika, změny v agrotechnice a v neposlední řadě nedostatek účinných látek herbicidů, přispívají k jeho rozšiřování v agrofytocenózách. Druh se často vyskytuje na stanovištích s horší dostupností vody, proto byla testována jeho tolerance k suchu a salinitě. Obilky sveřepu jalového byly sesbírány v lokalitách jeho typického výskytu poblíž obcí Sýrovice a Ctiněves. Před založením pokusu byla testována citlivost obilek k herbicidům, která určila senzitivitu a rezistenci jednotlivých biotypů. Toto testování ale nebylo předmětem této práce. Po odeznění dormance byla semena uložena do Petriho misek a testována jejich klíčivost v různých teplotních podmínkách, dále byly testovány různé koncentrace soli NaCl a to 0, 25, 50, 100, 200 a 250 mM. Dostupnost vody byla testována pomocí různých koncentrací polyethylenglykolu 6000 a to 0; -0,01; -0,05; -0,1; -0,5; -1 MPa. Pokusy probíhaly v laboratořích FAPPZ v řízených podmínkách v klimaboxech s fotoperiodou 16 hodin světlo a 8 hodin tma při teplotách 5, 15, 20 a 25 °C. Získaná data byla statisticky zpracována a na jejich základě byla posouzena tolerance sveřepu jalového na stres způsobený teplotou, salinitou a suchem. Teplotní optimum bylo pro rezistentní i senzitivní biotyp obilek sveřepu jalového určeno mezi 20–25 °C. Oba typy semen kompletně inhibovaly klíčení při 5 °C, a to při všech testovaných koncentracích NaCl i PEG 6000. Nejvyššího procenta klíčivosti dosáhla většina obilek při koncentraci 0 mM NaCl a 0 MPa PEG 6000. Délka listů obou biotypů a kořenů všech senzitivních a většiny rezistentních obilek byla nejvyšší při teplotě 25 °C a zkracovala se s klesající teplotou. Se zvyšující se koncentrací roztoku NaCl bylo pozorováno snižující se procento vyklíčených obilek u obou variant. Hormetický efekt byl pozorován při koncentraci 50 mM NaCl a teplotě 15 °C. Růst listů rezistentního biotypu byl inhibován při 200 mM NaCl a teplotě 20 °C a při 250 mM a teplotě 15 °C, při teplotě 25 °C růst listů probíhal i při nejvyšší koncentraci. Klíčení obilek a růst kořenů rezistentní varianty pokračoval i při nejvyšší koncentraci. Růst listů u senzitivní populace byl inhibován v 15 °C při 50mM, v 20 °C při 100 mM a v 25 °C při 200 mM NaCl. Inhibice klíčení senzitivních obilek byla zaznamenána v 15 °C při 100 mM a v 20, 25 °C při 200 mM NaCl. Senzitivní varianta obilek byla shledána citlivější ke stresu způsobenému zasolením půdního roztoku. Rezistentní i senzitivní biotyp reagoval na zvyšující se koncentrace roztoku PEG 6000 snížením počtu vyklíčených obilek. Výjimku bylo možné pozorovat při teplotě 15 °C a koncentraci PEG 6000 -0,05 MPa, kdy došlo k hormetickému efektu. Délka kořenů rezistentní varianty se u všech teplot výrazně zkrátila při koncentraci -0,5 MPa a klíčení bylo inhibováno při -1 MPa PEG 6000 a teplotě 15 °C. Během teplot 20 a 25 °C klíčení a růst kořenů dál pokračoval i při koncentraci -1 MPa. Růst listů rezistentního biotypu byl inhibován koncentrací -1 MPa u všech teplot. Senzitivní obilky vykazovaly zvýšené klíčení, v porovnání s kontrolou, při koncentraci -0,01 MPa a teplotách 20 a 25 °C a při - 0,05 MPa a teplotě 25 °C. S vyšším nárůstem koncentrace byl růst listů redukován a úplná inhibice růstu nastala při koncentraci -0,5 MPa u 15 a 20 °C a–1 MPa u 25 °C. Procento vyklíčených rostlin se snižovalo se stoupající koncentrací PEG 6000 a inhibice nastala ve stejných koncentracích a teplotách jako inhibice listů. Tato zjištění podporují teorii, že sveřep jalový, jako plevel kulturních rostlin

Abstract:

prospívá ve faremních systémech s omezeným zpracováním půdy a v oblastech nepříznivých pro citlivější kulturní rostliny. Se stoupajícím nebezpečím změny klimatu, zasolení půdy a nedostatečného zavlažování půdy, je důležité znát mechanismy tolerance vůči těmto stresům u obou kulturních i plevelných rostlin. Tyto znalosti je možné využít i v dalším managementu plevelných rostlin.

Abstract:

Bromus sterilis L. is an important weed specie growing mainly in winter cereals. In the last decade, its harmfulness has been increasing. Its rapid population dynamics, changes in agricultural technology and the lack of active herbicides contribute to its spread in agrophytocenoses. The species is often found in habitats with poor water availability, so its tolerance to drought and salinity was tested. The grains of Barren brome were collected in localities of its typical occurrence near the villages of Sýrovice and Ctiněves. Before starting the experiment, the sensitivity of the grains to herbicides was tested, which determined the sensitivity and resistance of individual biotypes. But this testing was not the subject of this experiment. After the end of dormancy, the seeds were placed in Petri dishes and their germination was tested in different temperature conditions, and different concentrations of NaCl salt were tested, i.e. 0, 25, 50, 100, 200 and 250 mM. The availability of water was tested using different concentrations of polyethylene glycol 6000 namely 0; -0.01; -0.05; -0.1; -0.5; -1 MPa. The experiments took place in FAPPZ laboratories under controlled conditions in climate boxes with a photoperiod of 16 hours of light and 8 hours of darkness at temperatures of 5, 15, 20 and 25 °C. The obtained data were statistically processed and on their basis the tolerance of the Barren brome to stress caused by temperature, salinity and drought was assessed. The temperature optimum was determined between 20-25 °C for the resistant and sensitive biotype of the grain of Bromus sterilis. Both types of seeds completely inhibited germination at 5 °C, at all tested concentrations of NaCl and PEG 6000. The highest percentage of germination was achieved by most grains at a concentration of 0 mM NaCl and 0 MPa PEG 6000. The length of leaves of both biotypes and roots of all sensitive and most resistant grain was highest at 25 °C and shortened with decreasing temperature. With increasing concentration of NaCl solution, a decreasing percentage of germinated grains was observed for both variants. The hormetic effect was observed at a concentration of 50 mM NaCl and a temperature of 15 °C. The growth of leaves of the resistant biotype was inhibited at 200 mM NaCl and a temperature of 20 °C and at 250 mM and a temperature of 15 °C, at a temperature 25 °C the leaf growth continued even at the highest concentration. Grain germination and root growth of the resistant variant continued even at the highest concentration. Leaf growth in the sensitive population was inhibited at 15 °C at 50 mM, at 20 °C at 100 mM and at 25 °C at 200 mM NaCl. Inhibition of germination of sensitive grains was recorded at 15 °C at 100 mM and at 20, 25 °C at 200 mM NaCl. The sensitive variant of cereals was found to be more sensitive to the stress caused by the salinity of the soil solution. Both the resistant and sensitive biotype responded to increasing concentrations of PEG 6000 solution by reducing the number of germinated grains. An exception was observed at a temperature of 15 °C and a concentration of PEG 6000 -0.05 MPa, when the hormetic effect occurred. The length of the roots of the resistant variant was significantly shortened at all temperatures at a concentration of -0.5 MPa, and germination was inhibited at -1 MPa PEG 6000 and at 15 °C. At 20 and 25 °C, germination and root growth continued even at a concentration of -1 MPa. Leaf growth of the resistant biotype was inhibited by a concentration of -1 MPa at all temperatures. Sensitive grains showed increased germination compared to the control at a concentrations of -0.01 MPa and temperatures of 20 and 25 °C and at - 0,05 MPa at temperature of 25 °C. With a higher increase in concentration, leaf growth was reduced and complete inhibition of growth occurred at the concentration of -0.5 MPa at 15 and 20 °C and -1 MPa at 25 °C. The percentage of germinated plants decreased with increasin

Abstract:

g concentration of PEG 6000 and inhibition occurred at the same concentrations and temperatures as leaf inhibition. These findings support the theory that Barren brome thrives as a crop weed in farming systems with limited tillage and in areas unfavorable to more sensitive crop plants. With the increasing danger of climate change, soil salinization and insufficient soil irrigation, it is important to know the mechanisms of tolerance to these stresses in both crop and weed plants. This knowledge can also be used in the further management of weed plants.

Keywords

Bromus sterilis, Ekologie semen, Salinita, Teplota

Keywords

Seed ecology, Salinity, Temperature, Bromus sterilis

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 18. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Kateřina Hamouzová, Ph.D.
• Reader: Jan Štrobach, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Plant Production / Crop Production