Επίδραση της υδατικής καταπόνησης σε φυσιολογικές και ανατομικές παραμέτρους των φύλλων σε ανθεκτικές και μη ποικιλίες σίτου

Abstract

Ως γνωστόν, η ξηρασία αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες καταπόνησης και περιορισμού της παγκόσμιας γεωργικής παραγωγής . Σήμερα, η συνεχώς αυξανόμενη ανησυχία για τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής οδηγεί την έρευνα σε νέες κατευθύνσεις οι οποίες έχουν ως στόχο την βελτιστοποίηση των καλλιεργητικών μεθόδων και την επιλογή γονοτύπων με λιγότερες απαιτήσεις σε νερό. Η έρευνα με αντικείμενο τους μηχανισμούς αντιμετώπισης της υδατικής καταπόνησης κρίνεται όλο και πιο σημαντική καθώς τα σενάρια της κλιματικής αλλαγής προβλέπουν αύξηση της ξηρασίας σε πολλές περιοχές της υφηλίου.

Στόχος της παρούσας εργασίας ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της υδατικής καταπόνησης σε μορφολογικές, ανατομικές, φυσιολογικές και βιοχημικές παραμέτρους ανθεκτικών και μη ποικιλιών σίτου. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν τρεις βιότυποι σκληρού σίτου (ποικιλία Simeto, πληθυσμοί Ντόπια Ηρακλείου και Κοντοπούλι 17) με γνώμονα το διαφορετικό βαθμό ευαισθησίας τους στην υδατική καταπόνηση και μελετήθηκαν συγκριτικά κρίσιμες μορφολογικές, ανατομικές, φυσιολογικές και βιοχημικές παράμετροι, οι οποίες σχετίζονται με την αντοχή στην ξηρασία. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε στον προσδιορισμό των ανατομικών παραμέτρων που σχετίζονται με το αγγειακό σύστημα και των φυσιολογικών παραμέτρων που σχετίζονται με τη διαπνοή και τη φωτοσύνθεση ώστε να διερευνηθεί εάν ο βαθμός εγκλιματισμού του αγγειακού συστήματος σχετίζεται με άλλες κρίσιμες λειτουργίες του φυτού.

Σύμφωνα με τα δεδομένα που προκύπτουν από την παρούσα εργασία επιβεβαιώνεται η αρχική υπόθεση ότι σε συνθήκες έλλειψης νερού ο βαθμός εγκλιματισμού του αγγειακού συστήματος σχετίζεται με άλλες κρίσιμες λειτουργίες του φυτού. Όπως προκύπτει, σε συνθήκες έλλειψης νερού τα χαρακτηριστικά του αγγειακού συστήματος τροποποιούνται κατάλληλα ώστε να μειώνεται ο κίνδυνος θραύσης της στήλης του νερού. Παράλληλα οι τροποποιήσεις αυτές επιφέρουν μείωση της ροής του νερού στα φύλλα. Αυτό έχει ως συνέπεια τη μείωση της φυλλικής επιφάνειας, την αύξηση της πυκνότητας των στοματίων και τη μείωση του εύρους του στοματικού πόρου. Άμεσο επακόλουθο των αλλαγών αυτών είναι η μείωση της ταχύτητας διαπνοής και της φωτοσυνθετικής ικανότητας.

Συμπερασματικά, διαπιστώθηκε ότι όλοι οι βιότυποι αντέδρασαν στην υδατική καταπόνηση. Η ποικιλία Simeto αντέδρασε εντονότερα σε σύγκριση με τους δύο πληθυσμούς Ντόπια Ηρακλείου και Κοντοπούλι 17, στους οποίους παρατηρήθηκαν χαμηλής έντασης τροποποιήσεις. Τέλος, ανεξαρτήτως βιότυπου, φαίνεται να ακολουθείται ένα κοινό πρότυπο εγκλιματισμού στην υδατική καταπόνηση.

It is a well-established fact, that drought is one of the main limiting factors in global crop production. The growing concern over the effects of climate change has prompted research to a new direction, aiming at the optimisation of cultural practices and the selection of crop genotypes with less water requirements. Thus, research into drought resistance mechanisms has become of great significance, as climate change scenarios predict intensified drought conditions in many parts of the world.

The aim of this study was to investigate the effect of water stress on morphological, anatomical, physiological and biochemical parameters of different genotypes of wheat. Therefore, three genotypes of durum wheat (variety Simeto; greek landraces Heraklio and Kontopouli 17), presenting different degrees of sensitivity to water stress, were selected. The morphological, anatomical, physiological and biochemical parameters that relate to drought resistance were studied and compared. The main objective was to study the effect of an induced water stress on xylem anatomical parameters and physiological parameters, such as transpiration and photosynthesis, in order to determine whether the degree of acclimatization of the vascular system is related to other critical functions of the plant.

The results of this study confirm the initial hypothesis: under water shortage conditions, the degree of acclimatization of the vascular system is related to other critical functions of the plant. It is suggested that under these conditions, xylem anatomical characteristics alter in order to reduce the risk of xylem cavitation. These changes result in reduced water flow towards the leaves thereby causing reduction of leaf surface, increase in stomatal density and induction of stomatal closure. The direct consequence of these changes is the decrease of the transpiration rate and photosynthetic capacity.

In conclusion, it was found that all genotypes responded to water stress. The reaction of the Simeto variety was more intense compared to the other two biotypes used in the study, which presented low-intensity changes. It is suggested that a common pattern of acclimation to water stress occurs, regardless of genotype.