Vliv krátkodobého vodního deficitu na obsah prolinu a relativní výtok elektrolytu u juvenilních rostlin kukuřice (Zea mays L.)

David Chlumský

Bachelor's thesis

Effect of short-term water deficit on the content of proline and relative electrolyte leakage in juvenile maize (Zea mays L.) plants

Abstract:

Celosvětově je při pěstování rostlin jedním z největších problémů nedostatek vody. Reakce na vodní deficit se u různých druhů rostlin velmi liší. Mezi plodiny, které velmi citlivě reagují na nedostatek vody, patří i kukuřice setá (Zea mays L.), což byl hlavní důvod, proč byla pro tuto práci vybrána právě tato rostlina. Vodní deficit způsobuje u rostlin mnoho nejen fyziologických změn. Příkladem vlivu sucha může být poškození buněčných membrán či produkce osmoticky aktivních látek, mezi které patří i aminokyselina prolin. Z toho vyplývají cíle této práce, a to stanovit míru poškození buněčných membrán na základě relativního výtoku elektrolytů a vyhodnotit obsah prolinu ve vztahu k působení vodního deficitu na vybrané genotypy kukuřice. K pokusu byly vybrány čtyři odrůdy kukuřice: Ambrosini, Ricardinio, Lars a LG 3252, které byly pěstovány v částečně řízených podmínkách skleníku KBFR FAPPZ. Rostliny byly vysety metodou postupného výsevu, poté pravidelně zavlažovány a ve fázi šesti pravých listů rozděleny do čtyř pokusných variant. První varianta byla kontrolní (KK), zavlažovaná po celou dobu pokusu. Další tři varianty byly stresované vodním deficitem, a to; (SK) 10 dnů stres a poté zavlažována; (SS) 10 dnů nezavlažována, 4 dny zálivka, opětovné 10 -- ti denní navození vodního deficitu, 4 dny zálivka; (KS) 10 dnů zálivka a poté až do konce pokusu navozený stres. U těchto rostlin bylo následně provedeno 15 odběrů ve dvoudenních intervalech za účelem měření vybraných charakteristik. Z měření vyplývá, že nejvyšší poškození buněčných membrán a nejvyšší zvýšení obsahu prolinu vlivem vodního deficitu bylo u obou charakteristik zjištěno u varianty SS, naopak nejnižší u varianty KK. Z výsledků je dále patrné, že nejvyšší poškození buněčných membrán vlivem vodního deficitu bylo u genotypu LG 3252, naopak odrůda Ambrosini byla v tomto směru nejvíce tolerantní. Zvýšením obsahu prolinu reagovaly vlivem vodního deficitu nejcitlivěji odrůdy Ricardinio a Lars. Nejnižší hodnoty obsahu této aminokyseliny byly zjištěny u odrůdy Ambrosini. Z těchto výsledků vyplývá, že genotyp má u juvenilních rostlin kukuřice seté během působení vodního deficitu významný vliv.

Abstract:

A drought is worldwide one of the biggest problems during a crops cultivation. The response to the waterdeficit of various plant species is very different. Among the crops, which are very sensitive to a water deficiency includes maize(ZeamaysL.). That was the main reason why was this plant choosen for this work. A water deficiency causes to plants many not only physiological changes. An example of the drought influence may be damage of cell membranes or production of osmolytes, which includes amino acid proline. This leads to the aims of this work: to determine the level of the damage of the cell membranes based on the elektrolyte leakage and to evaluate the content of the proline in relation to a waterdeficit on the selected maize genotypes. For this experiment were choosen four maize genotypes: Ambrosini, Ricardinio, Lars and LG 3252, which were cultivated in partially controlled conditions in the greenhouse KBFR FAPPZ. Plants were sown by the method of the gradual sowing, then regularly irrigated and in the six-leaf stage separated into four experimental variants. The first variant was controled (KK), irrigated during the whole experiment. Three other variants were stressed by a lack of water: (SK) 10 days stressed and then irrigated; (SS) unirrigated 10 days, 4 days irrigated, 10- days induction of a water deficit and 4 days irrigated again; (KS) 10 days irrigated and then until the end of the experiment induced stress. To these plants were subsequently made 15 withdrawals in two- days intervals for measurement of selected characteristics. The measurements show that the maximum damage of the cell membranes and the highest increase of the proline due to a water deficit was in both characteristics found in the SS variant, while the lowest in the variant KK. The results also show that the highest damage of the cell membranes due to a water deficit was found in the genotype LG3252, on the contrary the variety Ambrosini was in this direction the most tolerant. The varieties Ricardinio and Lars responded the most sensitively by increased content of the proline due to a water deficit. The lowest value of the content of this amino acid were found in the variety Ambrosini. These results show, that the genotype of juvenil plants of maize has during a drought a significant influence.

Keywords

vodní deficit, genotyp, buněčné membrány, prolin, kukuřice

Keywords

maize, drought, genotype, cell membranes, proline

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Ing. František Hnilička, Ph.D.
• Reader: Matyáš Orsák, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Crop Science / Crop Science