Zmiany zawartości fenoli i węglowodanów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia u androgenicznych form Festulolium w symulowanych warunkach zimy

• Autorzy: Pociecha E. , Plazek A. , Zwierzykowski Z.

Warianty tytułu

EN

Changes in phenolic and soluble carbohydrate level in leaves and crowns of androgenic forms of Festulolium under simulated winter conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dokonano oceny zmian w zawartości cukrów rozpuszczalnych i ogólnej puli fenoli jakie zachodzą w roślinach przetrzymywanych w ciemności i niskiej temperaturze. Podjęto próbę odpowiedzi na pytanie, czy na podstawie tych parametrów można ocenić potencjalne możliwości Festulolium, trawy pastewnej, mieszańca międzyrodzajowego do przetrwania niekorzystnych warunków zimowych. Badania przeprowadzono na dwóch androgenicznych formach Festulolium oznaczonych numerami roboczymi 715 i 768, uzyskanych z tetraploidalnego mieszańca F₁ Festuca pratensis (2n = 4x = 28) x Lolium multiflorum (2n = 4x = 28). Rośliny po klonowaniu wzrastały przez 4 tygodnie w komorze szklarniowej w temperaturze 18°C. Po przeniesieniu z komory szklarniowej z 18°C rośliny umieszczano w ladzie chłodniczej w ciemności w 2°C. Analizy zmian zawartości związków fenolowych i cukrów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia wykonywano przed umieszczeniem roślin w ladach, a następnie kolejno po 1, 2, 3, 4, 5, 6 tygodniach wzrostu w chłodzie i w ciemności. U bardziej zimotrwałego genotypu 715 istotny wzrost zawartości fenoli obserwowano po 1 tygodniu wzrostu w ciemności i 2°C, podczas gdy u genotypu bardziej wrażliwego na warunki zimowe 768 wzrost ten obserwowano dopiero po 3 tygodniach eksperymentu. Wzrost zawartości cukrów rozpuszczalnych obserwowano początkowo u obu genotypów. Zarówno w liściach, jak i w węzłach najwyższe stężenie cukrów odnotowano po 3 tygodniach, a następnie stopniowy spadek do wartości poniżej kontroli (odnotowanych przed rozpoczęciem eksperymentu). Generalnie, u obu badanych roślin, po 6 tygodniach w chłodzie i w ciemności następowało wyczerpywanie się zapasów węglowodanów w porównaniu do wartości odnotowanych przed wystąpieniem stresu. Porównując przebieg zmian w koncentracji węglowodanów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia Festulolium można sądzić, że związki te były z początku transportowane z węzłów do liści, a następnie sukcesywnie poziom ich w węzłach krzewienia spadał w miarę przedłużających się warunków wzrostu, które nie pozwalały na uzupełnienie cukrów ze względu na zahamowanie fotosyntezy. Genotyp 715 uznany za bardziej zimotrwały charakteryzował się szybszym wzrostem zawartości fenoli u roślin przetrzymywanych w chłodzie i w ciemności niż u mniej zimotrwałego genotypu 768. Genotyp 715 charakteryzował się również większą zawartością węglowodanów rozpuszczalnych, zarówno w liściach, jak i w węzłach krzewienia w porównaniu do roślin genotypu 768. Podsumowując, na podstawie zmian w poziomie związków fenolowych i węglowodanów rozpuszczalnych, w zastosowanych warunkach doświadczalnych, można ocenić potencjalne możliwości roślin do przetrwania warunków zimowych.

EN

The aim of the study was to evaluate the ability to survive of Festulolium plants kept in simulated winter conditions. Changes in soluble carbohydrate and total phenolic amount in dark and cold were investigated. The experiment was performed on 2 androgenic genotypes generated from a Festuca pratensis x Lolium multiflorum (2n = 4x = 28) amphidiploid hybrid (derived from the F₁ hybrids plants). The plants were grown for 4 weeks in the glasshouse conditions at 18°C, and then were transferred to the dark and 2°C for 6 weeks. The analyses of sugar and phenolic concentration in leaves and crowns after 1, 2, 3, 4, 5 and 6 weeks of the experiment were done. Control analyses were performed before plant transferring to dark and cold. In the winter resistant genotype no. 715 a considerable increase in total phenolic amount was observed after 1 week of growth in dark and 2°C, while in winter susceptible genotype no. 768 the significantly increase in phenolic amount was observed only after 3 weeks of the experiment. In leaves of both genotypes initially an increase of carbohydrate content was observed. In both leaves and crowns the highest concentration of sugars was achieved after 3 weeks of the experiment and next, a gradual decrease in carbohydrate amount was recorded. Generally, the pattern of changes in carbohydrate concentration could indicate that during 6 week-growth in dark and cold all sugar reserves both in leaves and crowns were exhausted, however, in crowns of frost resistant genotype 715 the concentration of sugars was higher than in susceptible genotype 768. In the case of proportion between ketoses and other sugars concentrations in leaves and crowns the resistant genotype 715 contained more ketoses than genotype 768. Crowns contained quantitatively more sugars than leaves during all time of the experiment. The obtained results suggest that patterns of changes in phenolic and sugar content recorded in plants of both studied genotypes were dependent on their winter resistance. It confirms that phenolics like soluble carbohydrates are very important for winter hardiness. Analyses of phenolic and soluble carbohydrate content allow to estimate winter resistance of Festulolium genotypes.

Słowa kluczowe

PL

androgeny; badania symulacyjne; fenole; Festulolium; liscie; mrozoodpornosc; selekcja roslin; weglowodany rozpuszczalne; wezly krzewienia; zawartosc fenoli; zawartosc weglowodanow rozpuszczalnych; zimotrwalosc; zmiany zawartosci

EN

androgen; simulation research; phenol; Festulolium; leaf; frost resistance; plant selection; soluble carbohydrate; phenol content; soluble carbohydrate content; winter hardiness; content change

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 524
• Opis fizyczny: s.95-106,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Pociecha E.

• Katedra Fizjologii Roślin, Akademia Rolnicza im.H.Kołłątaja w Krakowie, ul.Podłużna 3, 30-239, Kraków

autor

Plazek A.

autor

Zwierzykowski Z.

Bibliografia

• Balaquer L., Barnes J. D., Panicucci A., Borland A. M. 1995. Production and utilization of assimilates in wheat (Triticum aestivum L.) leaves exposed to elevated O₃ and/or CO₂ . New Phytol. 129: 557 - 568.
• Bertrand A., Castonguay Y., Nadeau P., Laberge S., Michaud R., Belanger G., Rochette P. 2003. Oxygen deficiency affects carbohydrate reserves in overwintering forage crops. J. Exp. Bot. 54: 1721 - 1730.
• Campbell M. M., Ellis B. E. 1992. Fungal elicitor-mediated responses in pine cell cultures: cell wall-boundphenolics. Phytochemistry 3: 737 - 742.
• Chalker-Scott L. 1999. Environmental significance of anthocyanins in plant stress responses. Photochem. Photobiol. 70: 1 - 9.
• Dixon R. A., Paiva N. L. 1995. Stress-induced phenylpropanoid metabolism. Plant Cell 7: 1085 - 1097.
• Gaudet D. A., Laroche A., Puchalski B. 2001. Seeding date alters carbohydrate accumulation in winter wheat. Crop Sci. 41: 728 - 738.
• Hakulinen J., Sorjonen S., Julkunen-Tiitto R. 1999. Leaf phenolics of three willow clones differing in resistance to Melampsora rust infection. Physiol. Plant. 105 662 - 669.
• Humphreys M. W., Zare A. G., Pašakinskienë I., Thomas H., Rogers W. J., Collin H. A. 1998. Interspecific genomic rearrangements in androgenic plants derived from a Lolium multiflorum xFestuca arundinacea (2n = 5x = 35) hybrid. Heredity 80: 78 - 82.
• Isihara A., Ohtsu Y., Iwamura H. 1999. Induction of biosynthetic enzymes for avent- hramides in elicitor-treated oat leaves. Planta 208: 512 - 518.
• Modafar Ch., Tantaoui A., Boustani S. 2001. Differential induction of phenylalanine ammonia-lyase activity in date palm roots in response to inoculation with Fusarium oxysporum f. sp. albedinis and to elicitation with fungal wall elicitor. J. Plant. Physiol. 158: 715 - 722.
• Peltonen S., Karjalainen R. 1995. Phenylalanine ammonia-lyase activity in barley after infection with Bipolaris sorokiniana or treatment with purified xylanase. J. Phytopath. 143: 239 - 245.
• Peltonen S., Mannonen L., Karjalainen R. 1997. Elicitor-induced changes of phenylalanine ammonia-lyase activity in barley cell suspension cultures. Plant Cell 50: 185 - 193.
• Rapacz M., Gąsior D., Humphreys M. W., Zwierzykowski Z., Płażek A., Leśniewska-Bocianowska A. 2005. Variation for winter hardiness generated by androgenesis from Festuca pratensis x Lolium multiflorum amphidiploid cultivars with different winter susceptibility. Euphytica 141: 65 - 73.
• Singleton V. S., Rossi J. A. Jr. 1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomo-lybdic-phosphotungstic acid reagent. Amer. J. Enol. Viticult. 16: 144 - 157.
• Southgate D. A. T. 1991. Determination of Food Carbohydrates. 2nd Ed. London and New York Elselvier Applied Science.
• Zagrodzki S., Niedzielski Z., Maro M. 1969. Spektrokolorymetryczne oznaczanie cukrów w koncentratach soków owocowych. Przemysł Spoż. Tom XXIII: 4 - 6.
• Zwierzykowski Z., Ponitka A., Ślusarkiewicz-Jarzina A., Zwierzykowska E., Leśniewska-Bocianowska A. 2001. Androgenesis in amphidiploid F₁ hybrids and cultivars of Festulolium. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 474: 47 - 54.