Reakcja aparatu fotosyntetycznego liści i plon koszyczków roślin rumianku pospolitego poddanych suszy

• Autorzy: Baczek-Kwinta R. , Koziel A.

Warianty tytułu

EN

Reaction of photosynthetic apparatus of leaves and the yield of heads of German chamomile subjected to drought

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Porównano reakcję roślin formy dzikiej rumianku pospolitego (WT) i zbliżonych pokrojem okazów tetraploidalnej odmiany uprawnej Złoty Łan na 7-dniową suszę glebową. Stwierdzono silniejsze zmniejszenie świeżej masy liści w przypadku odmiany niż u WT (odpowiednio 1/3 i 1/2 wartości kontroli), aczkolwiek nie było to związane ze spadkiem uwodnienia. Powierzchnia blaszek liściowych była natomiast silniej ograniczana w przypadku WT, choć względna powierzchnia (SLA) liści nie zmieniła się, ale wzrosła u odmiany. Świeża masa koszyczków kwiatostanowych roślin odmiany była znacznie zredukowana (ok. 15% kontroli), tymczasem u WT było to około 60% masy kontroli. Wywołane suszą spadki parametrów wymiany gazowej liści (PN, E i gs) były większe u WT niż u odmiany Złoty Łan, i w związku z tym wewnątrzkomórkowe stężenie CO2 (ci) wzrosło silniej w przypadku WT, prawdopodobnie z powodu wzrostu fotooddychania. Wydajność wykorzystania wody w procesie fotosyntezy (WUE) i rzeczywista (faktyczna) zdolność fotosyntetyczna (PN/gs) u roślin WT wzrosła w suszy o około 1/5 kontroli, natomiast u odmiany Złoty Łan aż dwukrotnie, co świadczy o lepszym dostosowaniu procesu asymilacji CO2 u tej odmiany do niedoboru wody. U roślin odmiany Złoty Łan proporcja chlorofilu a do b spadła o połowę wartości kontroli. Wzrost zawartości karotenoidów był nieco wyższy u roślin WT niż u odmiany Złoty Łan, choć nie miało to wpływu na proporcję karotenoidów do chlorofilu. Stwierdzono natomiast większą (o 1/3 – 1/2) konstytutywną (niezależną od zastosowanej suszy) zawartość karotenoidów i ich stosunek do puli chlorofilu w liściach WT, co sugeruje przystosowanie roślin WT do wysokich natężeń promieniowania występujących w naturalnych warunkach siedliskowych. Relacje parametrów fluorescencji chlorofilu: FV/Fm i F’V/F’m roślin kontrolnych i poddanych suszy były zbliżone w przypadku obu genotypów. U roślin odmiany Złoty Łan zanotowano jednak spadek wartości F’0 o około 1/4 kontroli i mniejszy wzrost NPQ niż u WT. Konstytutywne i średnie wartości qP oraz ETR były natomiast większe w przypadku WT niż odmiany. Przystosowania tkanek liści do suszy i reakcje aparatu fotosyntetycznego roślin WT i odmiany uprawnej Złoty Łan na ten stres są zatem znacznie zróżnicowane. Pomimo lepszego dostosowania procesu asymilacji CO2 liści odmiany Złoty Łan do niedoboru wody spadek świeżej masy koszyczków kwiatostanowych jest większy niż analogiczny spadek u WT. Nie ma powiązania pomiędzy reakcją aparatu fotosyntetycznego liści na suszę działającą na rośliny a plonem koszyczków.

EN

The response of wild type plants of German chamomile (WT) and that of tetraploid of similar shape cultivar Złoty Łan, to 7-day soil drought was compared. A greater decrease in fresh matter of leaves was established for the cultivar than for the WT (1/3 and 1/2 of control, respectively), although it was not related to the decrease in water content. Leaf area was restricted more in WT, although relative leaf area parameter was unchanged, but it increased in the cultivar. The fresh matter of the anthodia of cultivar was strongly reduced (ca. 15% of control), while that of WT was ca. 60% of the control weight. The decrease in leaf gas exchange (PN, E and gs) triggerred by drought was greater for WT than for the Złoty Łan cultivar, therefore the intracellular concentration of CO2 (ci) increased more in the case of WT, probably due to the increased photorespiration. Water use efficiency for photosynthesis (WUE) and intrinsic photosynthetic capacity (PN/gs) during drought increased in WT by ca. 1/5 of the control, and even twice in cv. Złoty Łan, and this reflects the better adjustment of CO2 assimilation of this cultivar to water deficit. In cv. Złoty Łan plants the chlorophyll a to b ratio dropped by half as compared to the control. The increase in the carotenoid content was a little higher in WT plants, but it did not affect carotenoid/chlorophyll (a+b) ratio. However, the constitutive (irrespective of the drought) carotenoid content and its ratio to chlorophyll was higher (by 1/3 – 1/2) in WT leaves, and this suggests the adjustment of WT plants to high irradiation that occurs in natural WT habitat. The relations of chlorophyll fluorescence: FV/Fm and F'V/F'm of the control and drought-subjected plants was similar in both genotypes. However, in cv. Złoty Łan plants a decrease in F’0 by 1/4 of the control was noticed, as well as a lower NPQ increase than that of WT. On the contrary, the constitutive and mean qP and ETR values were higher in WT than in the cultivar. Hence, the adjustment of the leaf tissue and photosynthetic apparatus of WT and cultivar Zloty Łan to drought are strongly differentiated. Despite better adjustment of leaf CO2 assimilation to water shortage the drop in the fresh matter of anthodia of Zloty Łan is greater than that of WT. There is no linkage between the response of photosynthetic apparatus of leaves, and the yield of anthodia of plants subjected to drought.

Słowa kluczowe

PL

rumianek pospolity; plony; koszyczki kwiatowe; susza; reakcje roslin; stres wodny; liscie; aparat fotosyntetyczny; wymiana gazowa; fotosynteza

EN

German chamomile; Matricaria chamomilla; yield; flower head; drought; plant response; water stress; leaf; photosynthetic apparatus; gas exchange; photosynthesis

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 545
• Opis fizyczny: s.103-115,tab.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Baczek-Kwinta R.

• Katedra Fizjologii Roślin, Wydział Rolniczo-Ekonomiczny, Uniwersytet Rolniczy im.H.Kołłątaja w Krakowie, ul.Podłużna 3, 30-239 Kraków

autor

Koziel A.

Bibliografia

• Adamska A., Bączek-Kwinta R., Seidler-Łożykowska K. 2006. Reakcja tetraploidalnych form uprawnych oraz formy dzikiej rumianku pospolitego (Chamomilla recutita (L.) na suszę glebową. Roczn. AR w Poznaniu, CCCLXXX, Roln. 66: 3-9.
• Bączek-Kwinta R., Adamska A., Seidler-Łożykowska K. 2006. Wzrost części nadziemnych roślin wybranych form genetycznych rumianku pospolitego pod wpływem suszy glebowej. Folia Hortic. 1: 54-60.
• Bączek-Kwinta R., Adamska, A., Seidler-Łożykowska K., Tokarz K. 2010. Does the rate of German chamomile growth and development influence the response of plants to soil drought? Biologia 65 (w druku).
• Bączek-Kwinta R., Seidler-Łożykowska K. 2004. Cultivars of German chamomile (Chamomilla recutita (L.) Rausch.) and their resistance to water stress. Acta Physiol. Plant. 26/3: 142-143.
• Demmig-Adams B. 1990. Carotenoids and photoprotection in plants: a role of xanthophyll zeaxanthin. Biochim. Biophys. Acta 1020: 1-24.
• Ebbs S., Uchil S. 2008. Cadmium and zinc induced chlorosis in indian mustard [Brassica juncea (L.) Czern] involves preferential loss of chlorophyll b. Photosynthetica 46: 49-55.
• Flexas J., Medrano H. 2002. Energy dissipation in C3 plants under drought. Funct. Plant Biol. 29: 1209-1215.
• Gong J.R., Zhao A.F., Huang Y.M., Zhang X.S., Zhang C.L. 2006. Water relations, gas exchange, photochemical efficiency, and peroxidative stress of four plant species in the Heihe drainage basin of northem China. Photosynthetica 44: 355-364.
• Heckenberger U., Roggatz U., Schurr U. 1998. Effect of drought stress on the cytological status in Ricinus communis. J. Exp. Bot. 319: 181-189.
• Kalaji H.M., Rykaczewska K., Pietkiewicz S., Kotlarska-Jaros E. 2004a. Wpływ dolistnego nawożenia siarkowo-azotowego na aktywność fotosyntetyczną i rozwój roślin ziemniaka metodą fluorescencji chlorofilu a. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 496: 367-374.
• Kalaji H.M., Wołejko E., Łoboda T., Pietkiewicz S., Wyszyński Z. 2004b. Fluorescencja chlorofilu - nowe narzędzie do oceny fotosyntezy roślin jęczmienia, rosnących przy różnych dawkach azotu. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 496: 375-384.
• Kościelniak J., Filek W., Biesaga-Kościelniak J. 2006. The effect of drought stress on chlorophyll fluorescence in Lolium-Festuca hybrids. Acta Physiol. Plantarum 28: 149-158.
• Krause G.H., Weis E. 1991. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis. Plant Physiol. 42: 313-349.
• Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. 1983. Determination of total carotenoids and chlorophyll a and b of leaf extracts in different solvents. Biochem. Soc. Transactions 603: 590-592.
• Montanaro G., Dichio B., Xiloyannis C. 2007. Response of photosynthetic machinery of field-grown kiwifruit under Mediterranean condition during drought and re-watering. Photosynthetica 45: 533-540.
• Nardini A., Salleo S. 2005. Waler stress-induced modifications of leaf hydraulic architecture in sunflower: co-ordination with gas exchange. J. Exp. Bot. 56: 3093-3101.
• Ohtsuka T., Ito H. Tanaka A. 1997. Conversion of chlorophyll b to chlorophyll a and the assembly of chlorophyll with apoproteins by isolated chloroplasts. Plant Physiol. 113: 137-147.
• Ramirez DA., Valladares F., Domingo F., Bellot J. 2008. Seasonal water-use efficiency and chlorophyll fluorescence response in alpha grass (Stipa tenacissima L.) is affected by tussock size. Photosynthetica 46: 222-231.
• Rutkowski L. 1998. Klucz do oznaczania roślin Polski niżowej. PWN Warszawa: 482 ss.
• Schreiber U., Bilger W. 1993. Progress in chlorophyll fluorescence research: major developments during the past years in retrospect. Progr. Bot. 54: 151-173.
• Seidler-Łożykowska K. 1999. Doświadczenie porównawcze rodów i odmian rumianku pospolitego (Chamomilla recutita (L.) Rauschert) o podwyższonej zawartości a-bisabololu. Cz. I. Herba Pol. 4: 312-317.
• Seidler-Łożykowska K. 2007. Chamomile cultivars and their cultivation in Poland. Acta Hortic. 749: 111-114.
• Van Lanen H.A.J., Tallaksen L.M., Rees G. 2007. Droughts and climate change. http://www.geo.uio.no/edc/downloads/droughts_and_climate_change_2007.pdf
• Verhoeven A.S., Demmig-Adams B., Adams W. 1997. Enhanced employment of the xanthophylls cycle and thermal energy dissipation in spinach exposed to high light and N stress. Plant Physiol. 113: 817-824.
• Wu F.Z., Bao W.K., Li F.L., Wu N. 2008. Effects of water stress and nitrogen supply on leaf gas exchange and fluorescence parameters of Sophora davidii seedlings. Photosynthetica 46: 40-48.