Συγκριτική μελέτη της απόκρισης επιλεγμένων λειτουργικών χαρακτηριστικών των οργάνων του υπέργειου μέρους και των βλαστογενών ριζών νεαρών φυτών αραβοσίτου, αναπτυσσομένων στο νερό ή υπό συνθήκες έλλειψης θειϊκών κατά τη βλαστητική φάση.

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή μελετάει την επίδραση της πλήρους έλλειψης θρεπτικών και της έλλειψης θειικών ιόντων στον αραβόσιτο, κατά τα πρώτα αναπτυξιακά του στάδια. Για το σκοπό αυτό έγιναν μετρήσεις ξεχωριστά για το κάθε φυτικό όργανο, σε φυτά τα οποία αναπτύχθηκαν σε πλήρες θρεπτικό διάλυμα και σε απιονισμένο νερό. Οι χαρακτήρες που μετρήθηκαν ήταν η ξηρή μάζα και η υγρασία, το αμμωνιακό άζωτο και στα φύλλα υπολογίστηκαν επίσης οι ποσότητες των χλωροφυλλών και των καροτενοειδών. Επιπλέον μελετήθηκαν μορφολογικά και ανατομικά χαρακτηριστικά των βλαστογενών ριζών του πρώτου κόμβου σε τέσσερεις διαφορετικές ζώνες της ρίζας. Σε αυτό το πειραματικό σκέλος εκτός από τα φυτά που αναπτύχθηκαν σε απιονισμένο νερό και σε πλήρες θρεπτικό διάλυμα προστέθηκε μία ακόμη μεταχείριση, αυτή της έλλειψης θειικών ιόντων από το υπόστρωμα ανάπτυξης. Από τα αποτελέσματα διαπιστώθηκε ότι στα φυτάρια που αναπτύχθηκαν σε απιονισμένο νερό υπάρχει μια καθυστέρηση στην τροφοδοσία, καθώς ο σπόρος χάνει ξηρή μάζα με πιο αργό ρυθμό. Ωστόσο η μεταχείριση δεν επηρέασε την πορεία αδειάσματος των αποθεμάτων οργανικού αζώτου του σπόρου. Για το ριζικό σύστημα, η πρωτογενής και οι δευτερογενείς εμβρυακές ρίζες βρέθηκε ότι έχουν αρκετά κοινά στοιχεία στη αναπτυξιακή τους πορεία. Το τμήμα της ρίζας που διαφοροποιείται εμφανώς σε όλους τους χαρακτήρες που μελετήθηκαν ήταν εκείνο των βλαστογενών ριζών. Είναι σαφής η προτεραιότητα που δίνεται στις βλαστογενείς ρίζες μετά τις πρώτες μέρες ανάπτυξης, κάτι που φαίνεται από τους ρυθμούς συσσώρευσης ξηρής μάζας, υγρασίας και αζώτου στο Control και τη συνεχή αύξηση μέχρι το τέλος του πειράματος στη μεταχείριση του απιονισμένου νερού, φαινόμενα που δεν παρατηρούνται στις εμβρυακές ρίζες. Το πρότυπο που αναγνωρίστηκε κατά την πλήρη έλλειψη θρεπτικών είναι ότι πυροδοτείται μία γρήγορη πρώτη ανάπτυξη στις βλαστογενείς ρίζες, που εκφράζεται ως σημαντικά μεγαλύτερη ξηρή μάζα σε σχέση με το Control. Η μελέτη των μορφομετρικών και ανατομικών χαρακτηριστικών των βλαστογενών ριζών αποκάλυψε ότι η πλήρης έλλειψη θρεπτικών επηρεάζει κυρίως το συνολικό εμβαδόν των αγγείων του ξύλου και λιγότερο τον αριθμό τους. Ο αριθμός των αγγείων του ξύλου είναι μεγαλύτερος στα πρώτα ηλικιακά στάδια της ρίζας και στη συνέχεια μειώνεται για όλες τις μεταχειρίσεις. Αντίθετα το συνολικό εμβαδόν των αγγείων αυξάνεται κατά τη διάρκεια του πειράματος στις μεταχειρίσεις της έλλειψης θειικών και στο Control. Γενικά το χαρακτηριστικό που επηρεάστηκε λιγότερο από την έλλειψη θρεπτικών ήταν ο αριθμός των αγγείων του ξύλου. Επίσης βρέθηκε ότι η έλλειψη θειικών επηρεάζει κυρίως τις διαμέτρους ρίζας και κεντρικού κυλίνδρου και τον αριθμό των αγγείων του ξύλου τις πρώτες μέρες και ειδικά τη 13 η μέρα του πειράματος. Η πλήρης έλλειψη θρεπτικών επηρέασε κυρίως τις δύο διαμέτρους και το συνολικό εμβαδόν των αγγείων του ξύλου από τη μέση του πειράματος και μετά δηλαδή μετά τη 13η μέρα μέχρι το τέλος. Τέλος οι περιοχές της ρίζας που επηρεάστηκαν λιγότερο από τη θρέψη είναι αυτές κοντά στη βάση της ρίζας. 4 Από τη μέτρηση του μήκους των βλαστογενών ριζών είδαμε ότι η πλήρης έλλειψη θρεπτικών και η έλλειψη θειικών από το διάλυμα ανάπτυξης δεν επέφερε σημαντικές αποκλίσεις από το Control, κατά τα πρώτα αναπτυξιακά στάδια του αραβόσιτου. Στα φύλλα βρέθηκε ότι η μειωμένη συσσώρευση αζώτου στη μεταχείριση του απιονισμένου νερού δε συνοδεύεται απαραίτητα από έλλειψη χλωροφυλλών, στις ίδιες χρονικές περιόδους. Κοινή παρατήρηση για τα δύο πρώτα φύλλα είναι ότι η πλήρης έλλειψη θρεπτικών επιταχύνει τη διαδικασία της γήρανσης. Τα επόμενα φύλλα αποκτούν μικρότερο μέγεθος σε σχέση με το Control. Επίσης η έλλειψη θρεπτικών είχε ως αποτέλεσμα την καθυστέρηση της έκπτυξης νέων φυτομερών. Στο βλαστό περιορίστηκε από πολύ νωρίς η συσσώρευση ξηρής μάζας υγρασίας και αζώτου.

This postgraduate thesis studies the influence that total nutrient deprivation and sulfur deprivation may have in maize plants, in the course of the first developmental stages. For this purpose, measurements have been conducted separately on each plant’s organ, in seadlings that had been developed in either complete nutrient solution or deionized water. The measured features were dry mass, content water and organic nitrogen, whereas the amounds of chlorophyls and carotenoids in leaves were also estimated. Furthermore morphological and anatomical characteristics in crown (adventitious) roots were studied, in four different zones of the root. In this experimental part, except for seadlings that had been developed in complete nutrient solution and deionized water, a third treatment of sulfur deficiency was added. The results showed that seadlings which had been developed in deinozed water had a delay in supply, as the seed loses dry mass more slowly. However this treatment did not affect the course of draining of the reserved organic nitrogen in the seed. In the root system, the primary and the seminal roots have been found to have many common features in their developmental course. The part of the root system that markedly differs in all studied characters was that of the crown roots. There is a clear priority given to crown roots after the first days of development, which is shown by the rate of accumulation of dry mass, content water and nitrogen in complete nutrient and the continuous increase in treatment of deionized water, until the end of the experiment, phenomena not observed in embryonic roots. The norm, recognized in deionized water,is that a rapid growth of the crown roots is triggered, expressed as significantly greater dry mass compared with complete nutrient solution. The study of morphological and anatomical characteristics of crown roots revealed that the complete lack of nutrients primarily affects the total surface of ​​ xylem vessels rather than their number. The number of vessels in the xylem is greater in the early stages of root age and then decreases for all treatments. Unlike the total surface of vessels increases during the experiment in the absence of sulphate treatments and Control. Generally the trait less affected by lack of nutrients was the number of xylem vessels. We also found that lack of sulfate affects mainly root diameter, stele diameter and the number of xylem vessels in the early days and especially on the 13th day of the experiment. The complete lack of nutrients mainly affected the two diameters and the total area of xylem ​​vessels from the 13th day until the end. Finally, the less affected root surfaces are those near the base of the root. By measuring the length of the crown roots we saw that complete lack of nutrients and lack of sulphate from the solution did not have significant differences compared to Control, in the early developmental stages of maize. In leaves, it was found that the reduced accumulation of nitrogen in the treatment of deionized water is not necessarily accompanied by a lack of chlorophyll, the same time periods. Common observation for the first two leaves is that complete lack of nutrients accelerates the aging process. The next leaves become smaller compared to Control. Also the lack of nutrients resulted in the delay of new phytomer development. At the shoot, the accumulation of dry mass, moisture and nitrogen was limited almost from the start of the experiment.