Home >Documents >fiziologia plantelor

fiziologia plantelor

Date post:13-Aug-2015
Category:
View:150 times
Download:10 times
Share this document with a friend
Transcript:

AN. I.N.C.D.A. FUNDULEA, VOL. LXXV, 2007, VOLUM OMAGIAL

FIZIOLOGIA PLANTELOR

CERCETRI N DOMENIUL FIZIOLOGIEI PLANTELOR DE CMP LA FUNDULEAELENA PETCU, MARIA ERBEA, CTLIN LAZR Rolul cercetrilor de fiziologia plantelor este de a participa la procesul de sporire a produciei vegetale prin valorificarea ntregului potenial biologic de producie al plantelor. Pentru realizarea acestui deziderat au fost necesare cercetri ample de fiziologie pentru obinerea de date concludente privind procesele fundamentale ale formrii recoltelor la principalele culturi de cmp prin: h studiul proceselor fiziologice i biochimice implicate n reacia plantelor la condiii de stres; h studii privind creterea i dezvoltarea plantelor, nutriia mineral, productivitatea; h studii privind calitatea recoltelor; h utilizarea modelelor matematice n agricultur; h estimarea prin teledetecie a eficienei msurilor agrotehnice aplicate. n continuare vor fi prezentate sintetic principalele rezultate obinute n domeniile amintite. STUDIUL PROCESELOR FIZIOLOGICE I BIOCHIMICE IMPLICATE N REACIA PLANTELOR LA CONDIII DE STRES n contextul n care la nivel global se estimeaz o cretere anual a populaiei cu 1,5%, ajungndu-se la 11 miliarde de locuitori n anul 2050, nlturarea tuturor cauzelor care duc la diminuarea recoltelor de cereale i plante tehnice este de o importan vital. Una din principale cauze care diminueaz recoltele o reprezint factorii de stres abiotic, care pot produce scderi ale produciei ce pot atinge uneori nivelul de 70% (S u l e s c u i colab., 1996). O modalitatea sigur pentru diminuarea acestor pierderi o reprezint crearea de cultivare rezistente la factori de mediu nefavorabili. Cercetrile de fiziologie au fost orientate n mare msur pe linia sprijinirii activitii de ameliorare prin studiul proceselor fiziologice i biochimice implicate n reacia plantelor la condiii de stres, elaborarea de metode i criterii de selecie cu eficien sporit n identificarea diferenelor de ordin genetic, n vederea mbuntirii rezistenei la temperaturi sczute, ari, secet, exces de umiditate, salinitate i aciditatea solului.

432

ELENA PETCU i colaboratorii

Rezistena la temperaturi sczute Cercetrile efectuate n acest domeniu au avut n vedere pe lng elucidarea unor probleme de natur teoretic, menite s mbogeasc cunotinele privind mecanismele de aprare a plantelor fa de temperaturile sczute negative i preocuparea de a gsi noi metode de investigare, mai puin costisitoare, rapide i eficiente, necesare caracterizrii noilor genotipuri de cereale de toamn din punctul de vedere al rezistenei la iernare. Astfel, n concordan cu datele experimentale obinute pe plan mondial i folosind diferite metode de cercetare (directe i indirecte), a fost pus n eviden caracterul dinamic al capacitii de rezisten la ger n cursul iernii, att la soiurile de gru, ct i la cele de orz, maximul acesteia instalndu-se n funcie de condiiile naturale i de genotip n perioade diferite ale iernii (M i l i c i colab., 1967). Temperatura i durata de strlucire a soarelui din perioada clirii sunt decisive n acest sens, iar meninerea (pstrarea) gradului de rezisten este determinat de evoluia temperaturilor din perioada de iernare n relaie cu constituia genetic a fiecrui genotip (P e t c u, 1999). Caracterizarea liniilor noi de gru de toamn privind rezistena la ger s-a fcut n comparaie cu potenialul de rezisten al genitorilor i a evideniat posibilitatea apariiei liniilor transgresive i a dominanei dintre genitori (M i l i c i colab., 1969). A fost pus n eviden capacitatea de rezisten mai mare la ger a frunzelor tinere dect a celor mai mature (M i l i c i B r a d, 1963) i sensibilitatea mai mare a sistemului radicular fa de tulpin (M i l i c i colab., 1963). Prin metode histo-cito-biochimice s-a evideniat sensibilitatea mai mare a vrfului de cretere fa de esutul embrionar fundamental din zona coletului, care indic potenialul crescut de refacere a plantelor caracteristic acestei zone (M i l i c i colab., 1967; J u n c u i M i l i c , 1969). n scopul explicrii mecanismelor de rezisten la ger s-au iniiat o serie de cercetri biochimice asupra dinamicii substanelor hidrosolubile, aminoacizilor liberi (prolin), fitohormoni (acid abscizic), a proceselor enzimatice celulare (concentraia zaharurilor, a acidului ascorbic, activitatea catalazei, a peroxidazei etc.). Rezultatele obinute au evideniat importana metabolismului sczut n timpul iernii la soiurile de gru i orz rezistente la ger, ceea ce corespunde unei stri profunde de hibernare (B r a d, 1963, 1966). S-a stabilit, de asemenea, importana i rolul acumulrii, mai ales n frunze, a metaboliilor specifici (prolin) i fitohormonilor i relaia direct cu gradul de rezisten la ger (P e t c u i colab.,1993; P e t c u, 1999). Genotipurile de gru i orz rezistente la ger sintetizeaz mai rapid i n cantiti mai mari prolin n timpul procesului de clire comparativ cu genotipurile sensibile, iar acidul abscisic are rolul de mediator n declanarea proceselor metabolice care conduc la creterea gradului de rezisten la ger a plantelor de gru (P e t c u i colab., 1996; P e t c u, 1999). Studiul corelaiilor dintre potenialul osmotic i coninutul n prolin, pe de o parte, i acumularea de substan uscat n timpul procesului de clire a plantelor de gru, pe de alt parte, a scos n eviden existena relaiilor negative dintre aceti parametri: scderea potenialului osmotic fiind benefic pentru creterea rezistenei la ger a plantelor de gru (P e t c u, 1999).

CERCETRI N DOMENIUL FIZIOLOGIEI PLANTELOR DE CMP, LA FUNDULEA 433

Se crede c o alt cauz important a vtmarilor produse de ger este formarea radicalilor liberi de oxigen (ROS). Plantele au enzime specifice, cunoscute ca enzime antioxidante, pentru anihilarea efectului negativ al ROS. Enzimele antioxidante din plante sunt catalaza (CAT), superoxiddismutaza (SOD), peroxidaza (POX), ascorbat peroxidaza (APX) glutation S transferaza (GCT). Alturi de efectul distructiv pe care l produc radicalii liberi de oxigen n plante, se pare c acetia au un rol critic i n semnalele de transducie. Avnd n vedere aceste considerente, este de o mare importan meninerea unui echilibru ntre radicalii liberi formai (ROS) i cei nlturai/anihilai. Se consider c plantele rezistente la stresul oxidativ, generat de radicalii liberi de oxigen, sunt rezistente i la ger, secet i salinitate. n acest sens, pentru stabilirea rspunsului la stresul oxidativ s-au analizat att soiuri i linii avansate de gru, ct i de triticale de toamn. Stresul oxidativ a fost indus prin tratamente la plantule n vrst de 10 zile la nivelul frunzei primare, cu Paraquat (Gramoxone) n concentraie de 4 x 10-4M. Prealabil tratamentului cu Paraquat plantele au fost clite natural n condiii de cas de vegetaie. Rezultatele obinute au artat c vtmrile produse de tratamentul cu Paraquat au fost similare cu cele produse de expunerea plantelor la ger, iar genotipurile rezistente la ger au fost rezistente i la stresul oxidativ. Studii efectuate pe genotipuri de gru izogene pentru genele de vernalizare au artat o activitate mai intens a enzimei peroxidaza la genotipurile rezistente la ger, ceea ce sugereaz c genele de vernalizare (Vrn) dominante sunt implicate mai puin n acest proces datorit relaiei semnificative dintre necesarul de vernalizare i rezistena la ger a genotipurilor studiate, iar alela vrn3 are efect pozitiv n conferirea rezistenei la ger. Genotipurile posesoare de vrn3 sunt mai rezistente la ger comparativ cu genotipurile posesoare de vrn1 recesive, ceea ce sugereaz c gena vrn1 poate avea o aciune pleiotropic afectnd att asupra tipului de cretere, ct i a toleranei la temperaturi sczute la gru (P e t c u i colab., 1997 a). Scderea temperaturilor sub 0C conduce n cele mai multe cazuri la nghearea extracelular. Membrana plasmatic formeaz o barier mpotriva cristalelor crescnde de ghia, determinnd micarea apei n afara celulei, datorit potenialului chimic mai sczut al gheii n comparaie cu cel al apei. Stresul generat de aceast deshidratare celular indus de nghe este foarte sever i celulele plantelor vor pierde cea mai mare parte a apei active din punct de vedere osmotic. Prin urmare, tolerana la nghe trebuie s includ toletana la deshidratarea sever indus de nghe. Membrana plasmatic este recunoscut ca situl primar al vtmrilor prin nghe, astfel nct metoda de msurare a vtmrii acesteia a fost perfecionat n vederea identificrii rapide a genotipurilor de gru cu stabilitate ridicat a membranelor plasmatice la temperaturi sczute (P e t c u, 1999; P e t c u i colab., 1997 b). Se poate afirma c la ora actual potenialul de rezisten la ger a liniilor i soiurilor de gru i triticale nou-create se ncadreaz n limitele de rezisten admise pentru condiiile din ara noastr, cu att mai mult cu ct datorit schimbrilor climatice s-a impus o abordare mai complex legat de rezistena la temperaturi sczute, respectiv, studierea efectul temperaturilor sczute survenite n

434

ELENA PETCU i colaboratorii

timpul meiozei asupra genotipurilor de gru n vederea eliminrii formelor sensibile la ngheurile trzii de primvar. Astfel, s-a evideniat efectului negativ al temperaturilor sczute asupra viabilitii polenului i a reducerii numrului de boabe n spic i s-au elaborat metode de screening pentru identificarea rapid a genotipurilor cu stabilitate ridicat la temperaturi sczute n aceast faz (P e t c u, date nepublicate, proiect RELANSIN 1074, raport tehnic - faza 7/2003). n colaborare cu Laboratorul de Ameliorarea i agrotehnica plantelor furajere s-au efectuat studii privind rezistena la temperaturi sczute a lucernei i a raigrasului aristat. Astfel, experienele executate n fitotron, n camere cu temperaturi joase (-18, -24C), s-a stabilit c raigrasul aristat i lucerna semnate la sfritul verii nceputul toamnei (n tehnologia clasic aceste specii se seamn primvara) au avut o bun rezisten la ger. Rezultatele acestor experiene au sprijinit promovarea noii tehnologii de cultivare a raigrasului aristat

Embed Size (px)
Recommended