Analiza wybranych parametrów biochemicznych w siewkach pszenicy jarej poddanych krótkookresowemu stresowi suszy

Abstract

Stresy środowiskowe (zwłaszcza stres suszy) stanowią główne czynniki powodujące zmiany w metabolizmie roślin, wpływając tym samym na obniżenie ilości i jakości plonów zbóż o dużym znaczeniu agronomicznym.

Celem prezentowanych eksperymentów było: 1) wytypowanie, na podstawie parametrów fizjologicznych i biochemicznych, które spośród obecnie wprowadzanych do hodowli odmian pszenicy są odporne na działanie stresu suszy oraz 2) określenie różnic/podobieństw w aktywacji mechanizmów obronnych u odmian wrażliwych i tolerujących suszę.

W badaniach wykorzystano nasiona 10 odmian pszenicy jarej (Triticum aestivum L.). Stresogenny

wpływ suszy oceniano poprzez wyznaczenie zmian, w stosunku do roślin kontroli, przyrostu świeżej masy, zawartości wody, wypływu elektrolitów z tkanek oraz stopnia peroksydacji lipidów, składu i stopnia nienasycenia kwasów tłuszczowych lipidów oraz akumulacji mikro- i makroelementów. Aktywację mechanizmów obronnych wyznaczano drogą analizy aktywności enzymów anty oksydacyjnych oraz poprzez oznaczenie stężeń α-tokoferolu i β-karotenu, a także zawartości osmoprotektantów. Stwierdzono, iż w warunkach działania stresu suszy następuje zmniejszenie przyrostu świeżej masy i zawartości wody w tkankach oraz wzrost wypływu elektrolitów i peroksydacji lipidów u wszystkich badanych odmian pszenicy. Stres suszy wywoływał u wszystkich odmian modyfikację struktury membran komórkowych, obserwowaną poprzez zmiany nienasycenia kwasów tłuszczowych lipidów oraz transportu mikro- i makroelementów. W warunkach stresu suszy stwierdzono spadek zawartości głównie mikroelementów u wszystkich badanych odmian, przy czym zmiany te były większe u roślin wrażliwych. Akumulacja makroelementów była zależna od stopnia nasycenia lipidów.

Na podstawie parametrów fizjologicznych i biochemicznych badane odmiany podzielono na odmiany wrażliwe i odporne na stres suszy.

Aktywacja mechanizmów obronnych u odmian odpornych i wrażliwych dotyczyła większości badanych antyoksydantów i substancji osmotycznie czynnych, jednak była ona różna w zależności od tolerancyjności roślin na stres.

Environmental stresses (especially drought) are the major factors which change the metabolism of plants, with consequent reduction of the quantity and quality of cereal crops (grain yields) of major agronomic importance.

The aim of the experiments was: 1) predicting, based on physiological and biochemical parameters which of wheat currently introduced to the breeding is resistant to drought stress, and 2) determining the differences/similarities in the activation of defense mechanisms in varieties susceptible and tolerant to drought.

In the studies seeds of 10 varieties of spring wheat (Triticum aestivum L.) The impact of drought

was evaluated by determining the changes (in comparison to not stressed plants) in: fresh weight, water content, electrolyte leakage and the degree of lipid peroxidation, fatty acids composition (their unsaturation degree) and the accumulation of micro- and macroelements. Activation of defense mechanisms was checked by: analysis of the activity of antioxidant enzymes, accessing of concentrations of α-tocopherol and (β-carotene and of the content of osmoprotectants.

The results of experiments showed a decrease of fresh weight, water content and increase of electrolyte leakage and lipid peroxidation degree in all drought stressed wheat varieties. A modification of the structure of cell membranes, observed through changes in fatty acids unsaturation degree and in transport micro-and macroelements was found in all drought stressed plants. Under drought stress conditions a decrease of the content of elements (mainly micro-) in all tested cultivars was found, however, these changes were greater in susceptible plants.

Activation of the defense mechanisms of tolerant and susceptible varieties was related to the most of the investigated antioxidants and osmotically active substances, however, it was different depending on the degree of plants' tolerance to stress.