Differential response of lemon balm (Melissa officinalis L.) and basil (Ocimum basilicum L.) to the impact of drought and root submergence

• Autorzy: Baczek-Kwinta R. , Tokarz K. , Czyczylo-Mysza I.

Warianty tytułu

PL

Odmienna reakcja roślin Melissa officinalis L. i Ocimum basilicum L. na suszę i zatapianie korzeni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The response of aerial parts of lemon balm and basil to 7-day soil drought and root submergence (waterlogging) was studied. Drought-subjected basil plants inhibited the growth of their shoots, and water content in leaves dropped to ca. 60% of leaf fresh weight, whereas growth of lemon balm was not affected and water content was ca. 70%. Gas exchange of lemon balm was stopped, which was considered an adaptive feature, and fluorescence parameters of chlorophyll a (Fv/Fm and Fv/F0) were not influenced. On the contrary, basil had its transpiration rate, stomatal conductance, and fluorescence parameters at the level of 40% of control, and CO2 exchange switched from net photosynthesis to respiration. In the case of waterlogging, neither gas exchange, nor other parameters of lemon balm were altered, revealing insensitivity of plants to hypoxic stress, whereas gas exchange of basil was ca. 1/3 of the control. Both treatments increased anthocyanin content in lemon balm leaves, which may partially contribute to the resistance of this species to photooxidative conditions triggered by water stress.

PL

Badano reakcję części nadziemnych melisy lekarskiej i bazylii właściwej na 7- dniową suszę glebową i zalewanie. Rośliny bazylii poddane suszy wykazywały zahamowanie wzrostu pędów, a zawartość wody w ich liściach spadła do ok. 60% świeżej masy, natomiast wzrost pędów melisy lekarskiej nie uległ zmianie, a zawartość wody wynosiła ok. 70%. Wymiana gazowa melisy została zatrzymana, co uznano za cechę adaptacyjną, zaś wartości parametrów fluorescencji chlorofilu (Fv/m i Fv/F0) nie zmieniły się. Tymczasem intensywność transpiracji, przewodnictwo szparkowe i parametry fluorescencji bazylii były na poziomie 40% wartości kontrolnych, a wymiana CO₂ zmieniła się z fotosyntezy netto na oddychanie. W przypadku stresu wywołanego zalewaniem roślin żaden z parametrów wymiany gazowej ani fluorescencji melisy nie uległ zmianie wykazując niewrażliwość roślin na hipoksję, natomiast wymiana gazowa bazylii była na poziomie 1/3 kontroli. Obydwa zabiegi zwiększyły zawartość antocyjanów w liściach melisy, co może być elementem odporności tego gatunku na warunki fotooksydacyjne związane ze stresem wodnym.

Słowa kluczowe

EN

Melissa officinalis; Ocimum basilicum; anthocyanin; basil; chlorophyll a; drought; elongation; fluorescence; gas exchange; growth; lemon balm; photosynthesis; plant response; root submergence; stoma; medicinal plant; aromatic plant

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 524
• Opis fizyczny: p.127-135,fig.,ref.

Twórcy

autor

Baczek-Kwinta R.

• Department of Plant Physiology, Agricultural University in Krakow, Podłuzna 3, 30-239 Krakow, Poland

autor

Tokarz K.

autor

Czyczylo-Mysza I.

Bibliografia

• Bączek-Kwinta R., Czyczyło-Mysza I., Tokarz K., Pociecha E. 2006a. Reakcja części nadziemnych melisy lekarskiej (Melissa officinalis L.) i bazylii właściwej (Ocimum basilicum L.) na zalewanie korzeni. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 509: 141 - 149.
• Bączek-Kwinta R. Filek W., Grzesiak S., Hura T. 2006b. The effect of soil drought and rehydration on growth and antioxidative activity in flag leaves of triticale. Biol. Plant. 50: 55 - 60.
• Bączek-Kwinta R., Kościelniak J. 2003. Anti-oxidative effect of elevated CO₂ concentration in the air on maize hybrids subjected to severe chill. Photosynthetica 41: 161 - 165.
• Birner P. T., Steudel E. 1993. Effects of anaerobiotic conditions on water and soluble relations and on active transport in roots of maize (Zea mays L.). Planta 190: 474 - 483.
• Chaves M. M., Oliveira M. M. 2004. Mechanisms underlying plant resilience to water deficits: prospects for water-saving agriculture. J. Exp. Bot. 407: 2365 - 2379.
• Crawford R. M. M., Braendle R. 1996. Oxygen deprivation stress in a changing environment. J. Exp. Bot. 47: 145 - 159.
• Demmig B., Bjorkmann O. 1987. Comparison of the effect of excessive light on chlorophyll fluorescence and photon yield of O₂ evolution in leaves of higher plants. Planta 171: 171 - 184.
• Dennis E. S., Dolferus R., Ellis M., Rahman M., Wu Y., Hoeren F. U., Grover A., Ismond K. P., Good A. G., Peacock W. J. 2000. Molecular strategies for improving waterlogging tolerance in plants. J. Exp. Bot. 342: 89 - 97.
• Drew M. C. 1997. Oxygen deficiency and root metabolism: injury and acclimation under hypoxia and anoxia. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48: 223 - 250.
• Else M. A., Coupland D., Dutton L., Jackson M.B. 2001. Decreased root hydraulic conductivity reduces leaf water potential, initiates stomatal closure and slows leaf expansion in flooded plants of castor oil (Ricinus communis) despite diminished delivery of ABA from roots to shoots in xylem sap. Physiol. Plant. 111: 46 - 54.
• Farshadfar E., Sutka J. 2002. Screening drought tolerance criteria in maize. Acta Agron. Hung. 50: 411 - 416.
• Gibbs J., Greenway H. 2003. Mechanism of anoxia tolerance in plants. I. Growth, survival and anaerobic catabolism. Funct. Plant Biol. 30: 1 - 47.
• Grzesiak S., Grzesiak M. T., Filek W., Stabryła J. 2003. Evaluation of physiological screening tests for breeding drought resistant triticale (x Triticosecale Wittmack). Acta Physiol. Plant. 25: 29 - 37.
• Havaux M., Lannoye R. 1984. Effects of chilling temperatures on prompt and delayed chlorophyll fluorescence in maize and barley leaves. Photosynthetica 18: 117 - 127.
• Huner N. P. A., Oquist G., Hurry V. M., Krol M., Falk S., Griffith M. 1993. Photosynthesis, photoinhibition and low temperature acclimation in cold tolerant plants. Pho- tosynth. Res. 37: 19 - 39.
• Jackson M. B. 2002. Long-distance signalling from roots to shoots assessed: the flooding story. J. Exp. Bot. 367: 175 - 181.
• Karabourniotis G., Papadopoulos K., Papamarkou M., Manetas Y. 1992. Ultraviolet-B radiation absorbing capacity of leaf hairs. Physiol. Plant. 86: 414 - 418.
• Kleinendorst A. 1975. An explosion of leaf growth after stress conditions. Neth. J. Agric. Sci. 23: 139 - 144.
• Leung A. Y., Foster S. 1996. Encyclopedia of common natural ingredients used in food, drugs and cosmetics. John Wiley and Sons, Inc. New York: 68 - 69.
• Levitt J. 1972. Responses of plants to environmental stresses. Academic Press, New York: 695.
• Mori T., Sakurai M. 1995. Effects of riboflavin and increased sucrose on anthocyanin production in suspended strawberry cell cultures. Plant Sci. 110: 147 - 153.
• Munné-Bosch S., Alegre L. 2003. Drought-induced changes in the redox state of a-tocopherol, ascorbate, and the diterpene carnosic acid in chloroplasts of Labiatae species differing in carnosic acid contents. Plant Physiol. 131: 1 - 10.
• Pietrini F., Massacci A. 1998. Leaf anthocyanin content changes in Zea mays L. grown at low temperature: significance for the relationship between the quantum yield of PS II and the apparent quantum yield of CO₂ assimilation. Photosynth. Res. 58: 213 - 219.
• Schulze E. D. 1986. Whole plant responses to drought. Aust. J. Plant Physiol. 13: 127 - 149.