Studium fyziologických charakteristik vybraných odrůd révy vinné pěstovaných v podmínách vodního deficitu

Bc. Kateřina Kocová

Master's thesis

Study of the physiological characteristics of selected grape varieties grown under water deficit

Abstract:

V diplomové práci byl sledován vliv vybraných fyziologických veličin u tří moštových odrůd Vitis vinifera ‘Modrý Portugal‘, ‘Müller Thurgau‘ a ‘Sauvignon‘. Ve skleníkovém pokusu byl sledován vliv vodního deficitu na obsah fotosynteticky aktivní pigmenty (chlorofyl a karotenoidy), rychlost fotosyntézy, fluorescence, transpirace a vodní potenciál u řízků. Cílem této práce bylo vyhodnocení reakce genotypu na vodní deficit, monitorování vlivu vodního deficitu na rychlost výměny plynů sledovaných odrůd révy vinné a možnost využití uvedené metody jako detekci míry působení stresoru na rostliny. V rámci práce byly stanoveny vědecké hypotézy: existují genotypové rozdíly v reakci na vodní stres (tolerance/citlivost). Existují rozdíly ve fyziologických parametrech sledovaných odrůd. Existuje rozdíl ve fyziologii rostlin v závislosti s působením stresoru. Pro tento pokus byly zvoleny rostliny révy vinné odrůdy ‘Modrý Portugal‘, ‘Müller Thurgau‘ a ‘Sauvignon‘. Skleníkový pokus byl uskutečněn v částečně řízených teplotních podmínkách s denní teplotou 25 °C a s noční 21 °C. Vlhkost vzduchu činila 70 % a světelné podmínky byly přirozené. Rostliny byly pěstovány v nádobách o rozměrech 5 × 5 cm, jako médium byl zvolen perlit. Schéma pokusu zahrnovalo 5 variant: 15 ml zálivku, 30 ml zálivku, 60 ml zálivku, 90 ml zálivku a kontrolu (K, 120 ml). Měření se uskutečňovala po dobu jednoho měsíce, vždy v týdenních intervalech. Z výsledků tohoto experimentu získaných při měření výše uvedených charakteristik vyplývá, že byla potvrzena H1, tudíž existují genotypové rozdíly v reakci na vodní stres, kdy odrůda ‘Sauvignon‘ reagovala nejméně citlivě na podmínky vodního deficitu. Naopak odrůda ‘Müller Thurgau‘ se jeví citlivou ke stresu z nedostatku vody. Byla potvrzena H2, že existují rozdíly ve fyziologických parametrech sledovaných odrůd. Byla potvrzena H3, že existuje rozdíl ve fyziologii rostlin v závislosti na působení stresoru, neboť rostliny stresované vykazují nižší hodnoty sledovaných parametrů v porovnání s rostlinami kontrolními. Nejvíce citlivá na změny celkového obsahu chlorofylu při vodním deficitu se jevila odrůda ‘Müller Thurgau‘ u varianty s 15 ml zálivky. Naopak nejnižší změny v obsahu celkového chlorofylu za působení vodního stresu byly zaznamenány u odrůdy ‘Modrý Portugal‘. Nejvyšší obsah karotenoidů byl stanoven u odrůdy ‘Modrý Portugal‘ při 3. odběru u kontrolní varianty, kdy činil 2,84 nM/cm2. Z toho vyplývá, že tato odrůda disponovala nejnižší citlivostí vůči stresu. Naopak nejnižší obsah karotenoidů byl u odrůdy ‘Sauvignon‘, taktéž při 3. odběru u kontrolní varianty, kdy obsah karotenoidů byl činila 0,34 nM/cm2. Nejnižší hodnota transpirace byla naměřena ve 3. odběru u varianty 30 ml, odrůdy ‘Modrý Portugal‘ (0,85 mmol H2O.m-2.s-1). Je možné konstatovat, že tato odrůda byla nejvíce citlivá na snižování transpirace při vodním deficitu. Nejvyšší hodnota transpirace byla získána u odrůdy ‘Müller Thurgau‘ (3. odběr, 60 ml) - 2,81 mmol H2O.m-2.s-1. Nejvyšší a nejnižší hodnota vodního potenciálu byla shodně zjištěna u odrůdy ‘Müller Thurgau‘. Nejvyšší hodnota byla zjištěna u 0. odběru (-0,43 MPa). Naopak nejnižší získaná hodnota vodního potenciálu byla u varianty 15 ml, 6. odběr (-2,46 MPa). Nejnižší rychlost fotosyntézy byla naměřena u odrůdy ‘Müller Thurgau‘ (8,99 μmol CO2/m-2/s-1). Naopak nejvyšší rychlost fotosyntézy byla u kontrolních rostlin odrůdy ‘Sauvignon‘ na konci pokusu (10,64 μmol CO2/m-2/s-1). Nejnižší hodnota fluorescence byla naměřena u nejvíce stresovaných rostlin (2. odběr) u odrůdy ‘Modrý Portugal‘ (0,43). Nao

Abstract:

pak nejvyšší hodnota fluorescence byla získána u kontrolních rostlin odrůdy ‘Sauvignon‘ na počátku pokusu (0,89). Byl prokázán vliv omezené zálivky na sledované parametry vybraných odrůd révy vinné, kdy varianta s 15 ml způsobila nejvýraznější stres. Na základě získaných výsledků je možné konstatovat, že odrůda ‘Sauvignon‘ se jeví vůči vodnímu deficitu tolerantní a naopak odrůda ‘Müller Thurgau‘ citlivou.

Abstract:

The influence of selected physiological variables on three Vitis vinifera grape varieties 'Blue Portugal', 'Müller Thurgau' and 'Sauvignon' was investigated in the thesis. In a greenhouse experiment, the effect of water deficit on photosynthetically active pigments (chlorophyll and carotenoids) content, photosynthetic rate, fluorescence, transpiration, and water potential in cuttings was investigated. The aim of this work was to evaluate the genotype response to water deficit, to monitor the effect of water deficit on the gas exchange rate of the studied grapevine varieties and the possibility of using this method to detect the degree of stressor action on plants. The following scientific hypotheses were established: there are genotypic differences in the response to water stress (tolerance/sensitivity). There are differences in the physiological parameters of the varieties studied. There is a difference in the physiology of the plants depending on the stressor. The grapevine varieties chosen for this experiment were 'Blue Portugal', 'Müller Thurgau' and 'Sauvignon'. The greenhouse experiment was carried out under semi-controlled temperature conditions with a daytime temperature of 25 °C and a night-time temperature of 21 °C. The humidity was 70 % and the light conditions were natural. Plants were grown in 5 × 5 cm pots, with perlite as the chosen medium. The experimental scheme included 5 treatments: 15 ml watering, 30 ml watering volume, 60 ml watering volume, 90 ml watering volume and control volume (K, 120 ml). Measurements were taken over a period of one month, at weekly intervals. The results of this experiment obtained by measuring the above characteristics show that H1 was confirmed, hence there are genotypic differences in response to water stress, with the 'Sauvignon' variety responding least sensitively to water deficit conditions. In contrast, the variety 'Müller Thurgau' appears to be sensitive to water stress. H2 was confirmed, there are differences in the physiological parameters of the varieties studied. H3 was confirmed, there is a difference in plant physiology as a function of the stressor, as stressed plants show lower values of the observed parameters compared to control plants. The 'Müller Thurgau' variety appeared to be the most sensitive to changes in total chlorophyll content under water deficit in the 15 ml watering variant. On the other hand, the lowest changes in total chlorophyll content under water stress were observed in the cultivar 'Blue Portugal'. The highest carotenoid content was determined in the variety 'Blue Portugal' at the 3rd sampling in the control variant, when it was 2,84 nM/cm2. This indicates that this variety had the lowest sensitivity to stress. On the other hand, the lowest carotenoid content was in the variety 'Sauvignon', also at the 3rd sampling in the control variant, when the carotenoid content was 0,34 nM/cm2. The lowest value of transpiration was measured at the 3rd sampling in the 30 ml variant, variety 'Blue Portugal' (0,85 mmol H2O.m-2.s-1). It can be concluded that this variety was the most sensitive to transpiration reduction under water deficit. The highest value of transpiration was obtained for the variety 'Müller Thurgau' (3rd sample, 60 ml) – 2,81 mmol H2O.m-2.s-1. The highest and lowest water potential values were found in the 'Müller Thurgau' variety. The highest value was found in the 0th sample (-0,43 MPa). On the other hand, the lowest value of water potential obtained was for the 15 ml, 6th sample (-2,46 MPa). The lowest rate of photosynthesis was measured in the 'Müller Thurgau' variety (8,99 μmol CO2/m-2/s-1). On the other hand, the highest photosynthetic rate was observed in the control plants of the cultivar 'Sauvignon' at the end of the experiment (10,64 μmol CO2/m-2/s-1). The lowest fluorescence value was measured in the most stressed plants (2nd sampling) of the cultivar 'Blue Portugal' (0,43). Contrarily, the highest fluorescence va

Abstract:

lue was obtained in control plants of the cultivar 'Sauvignon' at the beginning of the experiment (0,89). The effect of limited watering on the observed parameters of the selected grapevine cultivars was demonstrated, with the 15 ml variant causing the most significant stress. On the basis of the results obtained, it can be concluded that the 'Sauvignon' variety appears tolerant to water deficit and, on the contrary, the 'Müller Thurgau' variety is sensitive.

Keywords

réva vinná, vodní stres, výměna plynů, fluorescence, odrůdy

Keywords

grapevine, water stress, gas exchange, fluorescence, varieties

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 20. 5. 2024
• Supervisor: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.
• Reader: Martin Matějovič, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Horticulture