velikost textu

Srovnání C3 a C4 plodin z hlediska tolerance k salinitnímu a vodnímu stresu

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Srovnání C3 a C4 plodin z hlediska tolerance k salinitnímu a vodnímu stresu
Název v angličtině:
Comparative study of C3 and C4 plant tolerance to salinity/drought stress
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Jana Kholová
Školitel:
RNDr. Marie Kočová, CSc.
Oponenti:
RNDr. Jana Pospíšilová, CSc.
RNDr. Ilja Prášil, CSc.
Id práce:
83822
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
11. 11. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Abstrakt:
SOUHRN Cílem této práce byla detailní studie genotypů prosa (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.), které byly dříve testovány v polních podmínkách a shledány jako kontrastní v toleranci k pozdnímu stresu suchem (vzhledem k výnosům). Dále jsme se zaměřili na identifikaci klíčových znaků a mechanizmů, které významně ovlivňují toleranci k pozdnímu stresu suchem nejen na tomto kontrastním materiálu, ale i na „téměř isogenních liniích“ (near isogenic lines; NIL-QTLs, což jsou linie nesoucí lokus kvantitativního znaku (quantitative trait locus; QTL) původem z tolerantního genotypu na genetickém pozadí citlivého genotypu) a na populaci rekombinantních imbredních liniích (recombinant imbred lines; RIL, což je populace linií vzniklá křížením toleraního a citlivého genotypu). Na kontrastních genotypech jsme měřili: Rychlost transpirace (Tr), transpirační výkon (TE), odezvu transpirace na změny v tenzi vodních par (vapor pressure deficit, VPD), hranici půdni vlhkosti, kdy dochází k omezení transpirace (FTSW threshold), počet stomat (SD), citlivost rostlinného růstu k VPD podmínkám. Z biochemických parametrů jsme stanovovali obsah chlorofylu (Chl), karotenoidů (Car), kyseliny abscisové (ABA), prolinu (Pro) a analyzovali jsme izoenzymové spektrum a aktivitu antioxidativních enzymů [superoxid dismutasa (SOD), askorbát peroxidasa (APX), katalasa (CAT)]. Hlavním vodítkem k pochopení mechanizmů tolerance k pozdnímu suchu byla analýza znaků souvisejících s kontrolou rostlinné transpirace. Hlavní znaky, které vždy charakterizovaly tolerantní genotypy byly: i) nízká rychlost transpirace v kontrolních podminkách, kterou bylo možné detekovat měřením Tr celé rostliny i samostatných listů, ii) vyšší hladina ABA v listovém pletivu v kontrolních růstových podmínkách, iii) citlivost transpirace k VPD podmínkám. Dále jsme zjistili, že rychlost růstu listů u tolerantních genotypů je citlivá k VPD podmínkám prostředí, ve kterém rostliny rostou a vyvíjejí se. Navíc, VPD podmínky také významně interagovaly s dynamikou zužitkování vody, ale také pouze u tolerantních genotypů. Přestože jsme detekovali rozdíly v aktivitě izoenzymu APX5 a akumulaci prolinu u rostlin vystavených suchu, tyto rozdíly nebylo možné jednoznačně spojovat s rostlinnou tolerancí k suchu. Z výsledku vyplývá, že hlavní mechanizmus odolnosti k pozdnímu stresu suchem u studovaných tolerantních genotypů je založen na jejich snížené rychlosti transpirace. Snížená Tr těchto genotypů zřejmě přispívá k šetrnému hospodaření s vodou v půdním profilu a tato ušetřená půdní vlhkost může být následně využita v pozdních fázích vývoje rostlin – při zráni zrn (jedná se vlastně o mechanizmus oddálení stresu suchem). V této práci je dále diskutováno, že Tr je zřejmě ovlivňována hladinou listové ABA a hydraulickými vlastnostmi vodivých pletiv. Nicméňě, „šetrné hospodaření“ s půdní vlhkostí se zdá být specificky ovlivňováno podmínkami, kterým jsou rostliny vystaveny během svého růstu. Výše popsaný mechanizmus tolerance k pozdnímu suchu a jeho genetická podstata je nadále testována na populaci RIL. Biochemické parametry měřené na rostlinách v podmínkách vodního deficitu mají pravděpodobně jen malý význam pro odolnost rostlin k pozdnímu stresu suchem.
Abstract v angličtině:
SUMMARY The main objective of the thesis work was the detailed characterization of pearl millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Br.) genotypes contrasting for terminal drought tolerance. For that work, we used a set of near isogenic lines (NIL-QTLs; carrying terminal drought tolerance quantitative trait locus (QTL) from a drougth tolerant donor parent on the genetic background of a sensitive parent) and a recombinant inbred lines population (RIL; developed from a cross between the tolerant and sensitive genotype). In these contrasting genotypes we investigated following physiological traits. Transpiration rate (Tr), transpiration efficiency (TE), transpiration response to increased vapor pressure deficit, threshold in volumetric soil moisture where transpiration begins to decline (FTSW threshold), stomatal density (SD), sensitivity of plants’ growth to VPD below and above 2kPa. Regarding biochemical traits, we followed content of chlorophyll (Chl), carotenoids (Car), abscisic acid (ABA), proline (Pro), we conducted isozyme analysis of antioxidative enzymes [superoxid dismutase (SOD), ascorbic peroxidase (APX), catalase (CAT)]. The main leading thread for understanding the drought tolerance mechanisms of pearl millet came from the analysis of traits related to the control of water losses under fully irrigated conditions. We could clearly distinguish drought tolerant genotypes from the sensitive ones based on: i) lower Tr in well-watered conditions measured on full plant basis and on detached leaves ii) higher leaf ABA content in well-watered conditons iii) sensitivity of transpiration to high VPD condition under well-watered conditions. Furthemore, the leaf expansion of tolerant genotypes was sensitive to VPD conditions in which plant development took place and these conditions determined the dynamics of water utilisation during plants development. Based on the biochemical parameters we could rarely distinquish between tolerant and sensitive genotype. Though we documented differences in the activity of APX5 isoenzyme and proline accumulation dynamics under water limiting conditions between tolerant/sensitive genotypes, this variation was probably not directly linked to the yield variation of these genotypes under terminal drought conditions. It is concluded that the major terminal drought tolerance mechanism of investigated tolerant pearl millet genotypes is linked to their lower Tr. Low Tr of these genotypes probably contribute to saving the water in the soil profile and so leaving a critical amount of water available for grain filling stage (in fact drought avoidance mechanism). It is further discussed that Tr could be influenced by the level of leaf ABA and the hydraulic properties of plant tissues. However, these “water saving” drought tolerance mechanisms seems to be specific to the environmental conditions in which plants` development took place. The importance of these water saving mechanisms is also being validated in RIL population. The biochemical parameters tested under drought conditions appeared to have no major significance for terminal drought tolerance.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jana Kholová 7.14 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jana Kholová 59 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jana Kholová 58 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jana Pospíšilová, CSc. 117 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Ilja Prášil, CSc. 87 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Magdalena Čuříková 545 kB