Studium odpovědi fazolu obecného na stres suchem s využitím optických vlastností listu.

• Thesis title in Czech: Studium odpovědi fazolu obecného na stres suchem s využitím optických vlastností listu.
• Thesis title in English: Study of common bean drought response with the use of leaf optical properties
• Key words: fazol obecný, vodní stres, stres suchem, optické vlastnosti listu, relativní obsah vody, specifická listová plocha, hyperspektrální data, analýza hlavních komponent (PCA), regrese dílčích nejmenších čtverců (PLSR)
• English key words: common bean, water stress, drought stress, leaf optical properties, relative water content, specific leaf area, hyperspectral data, principal conponent analysis (PCA), partial least squares regression (PLSR)
• Academic year of topic announcement: 2019/2020
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Supervisor: Mgr. Zuzana Lhotáková, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 15.11.2019
• Date of assignment: 28.11.2019
• Date of electronic submission: 10.08.2022
• Date of proceeded defence: 13.09.2022
• Opponents: Ing. Jiří Zámečník, CSc.
• Advisors: Ing. Milan Urban, Ph.D.
• Award: Thesis was put forward for an award

References

Asner, G.P., and Martin, R.E. (2011). Canopy phylogenetic, chemical and spectral assembly in a lowland Amazonian forest. New Phytol. 189, 999–1012.
Katsoulas, N., Elvanidi, A., Ferentinos, K.P., Kacira, M., Bartzanas, T., and Kittas, C. (2016). Crop reflectance monitoring as a tool for water stress detection in greenhouses: A review. Biosyst. Eng. 151, 374–398.
Pastenes, C. (2004). Leaf movements and photoinhibition in relation to water stress in field-grown beans. J. Exp. Bot. 56, 425–433.
Ustin, S.L., Gitelson, A.A., Jacquemoud, S., Schaepman, M., Asner, G.P., Gamon, J.A., and Zarco-Tejada, P. (2009). Retrieval of foliar information about plant pigment systems from high resolution spectroscopy. Remote Sens. Environ. 113, S67–S77.
Wang, J., Shen, C., Liu, N., Jin, X., Fan, X., Dong, C., and Xu, Y. (2017). Non-Destructive Evaluation of the Leaf Nitrogen Concentration by In-Field Visible/Near-Infrared Spectroscopy in Pear Orchards. Sensors 17, 538.

Preliminary scope of work

Fazol obecný (Phaseolus vulgaris L) je důležitou plodinou zejména ve střední a jižní Americe i Africe, kde je pěstován malými farmáři i pro samozásobitelské účely. Abiotické faktory spojené s projevy klimatické změny jako je sucho a zvýšená teplota navozují stresové podmínky pro fazol a snižují jeho výnosy i kvalitu produkce. V současnosti je žádoucí vybírat genotypy a šlechtit odrůdy fazolu s tolerancí ke konkrétním kombinacím stresových faktorů charakteristickým pro environmentální podmínky v konkrétní lokalitě pěstování (target population of environments).
Optické vlastnosti (odrazivost) listu ve viditelné a infračervené části elektromagnetického spektra vypovídá o jeho biochemických, biofyzikálních a strukturálních parametrech (Asner and Martin, 2011; Ustin et al., 2009; Wang et al., 2017). Tyto parametry mohou být využity jako indikátory pro vytipování rostlin tolerantních k vybraným stresovým faktorům, např. suchu (Katsoulas et al., 2016). Odrazivost má navíc výhodu, že může být měřena nedestruktivně na listech přímo na rostlině nebo bezkontaktně ze senzorů nad porostem, např. kamerou nesenou na dronu.
Fazol využívá ke snížení negativních dopadů intenzivního slunečního záření paraheliotropické pohyby listů a výraznější náklon listů byl pozorován v závislosti na poklesu vodního potenciálu (Pastenes, 2004). Fazol má typické bifaciální listy s diferencovaným mezofylem, což v kombinaci s paraheliotropickými pohyby listů vnáší další proměnnou do interpretace optických vlastností získaných na úrovni porostu, jelikož odrazivost od adaxiální a abaxiální strany listu je odlišná.
Cílem diplomové práce bude vytipovat fyziologické (např. fluorescence chlorofylu) a optické parametry listu vhodné jako fenotypové markery resistence k nedostatku vody u fazolu. Vedlejším metodickým cílem bude vysvětlit vztah anatomických vlastností listu a reflektance z jeho adaxiální a abaxiální strany a diskutovat možné důsledky pro interpretaci optických dat na úrovni porostu.
Diplomová práce bude zpracovávána v rámci mezinárodní spolupráce Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy; Katedry experimentální biologie rostlin (Dr. Lhotáková) a International Center for Tropical Agriculture v Cali v Kolumbii (Dr. Urban).
Materiál a metody:
Fyziologické a optické parametry listu budou získány na 40 genotypech fazolu s různou odolností k suchu v polních experimentech v Kolumbii. Fyziologické parametry (fluorescence chlorofylu, teplota listu) budou měřeny příručním fluorimetrem MultispeQ (PhotosynQ, USA), odrazivost listů z adaxiální a abaxiální strany bude měřena spektroradiometrem ASD Fieldspec s kontaktní sondou. Vztah mezi strukturou listu a optickými vlastnostmi z adaxiální a abaxiální strany bude studován na rostlinách vybraných genotypů z nádobového experimentu ve skleníku KEBR.