1 Departamentul de Eco-fiziologie a plantelor, Facultatea de Agricultură, Universitatea din Tabriz, Tabriz, Iran

morfo-fiziologice

2 Departamentul de Creștere a Plantelor și Biotehnologie, Facultatea de Agricultură, Universitatea din Tabriz, Tabriz, Iran

3 Institutul de îmbunătățire a semințelor și plantelor (SPII), Karaj, Iran

Autor corespondent: Ali Akbar Ghanbari
Departamentul de Eco-fiziologie a plantelor
Facultatea de Agricultură
Universitatea din Tabriz, Tabriz, Iran

Abstract

Pentru a investiga trăsăturile și caracteristicile frunzelor genotipurilor de fasole comună (Phaseolus vulgaris L.) în regimuri de umiditate contrastante, s-a efectuat un experiment bienal sub formă de grafic divizat bazat pe un design aleatoriu de bloc complet cu patru replicări. Două niveluri de irigații (deficitul normal și de apă) și opt genotipuri (AND1007, Akhtar, D81083, COS16, KS21486, MCD4011, WA4531-17 și WA4502-1) au fost aranjate în parcele principale și, respectiv, în parcele secundare. Rezultatele au indicat faptul că WA4502-1 avea cea mai mare suprafață frunzală și LAI și biomasa frunzelor și avea cel mai mic conținut de clorofilă în tratamentele bine udate. Sub stresul secetei, AND1007 a prezentat cel mai mare conținut relativ de apă în frunze (RWC), numărul de frunze pe plantă, unghiul frunzelor, LAI și biomasa frunzelor. În acest caz, cel mai înalt nivel al indicelui de clorofilă a fost legat de genotipul Akhtar. Genotipul WA4531-17 a avut cea mai mare greutate specifică a frunzelor (SLW) în ambele condiții. Deficitul de apă a redus numărul RWC, greutatea umedă a frunzelor, greutatea uscată a frunzelor, LAI și numărul de frunze de plante până la 8, 34, 31, 22 și, respectiv, 19 procente. În schimb, temperatura frunzelor și unghiul frunzelor tuturor genotipurilor au crescut până la 2 ° C și 24 de grade. În general, AND1007 și COS16 au fost genotipuri superioare decât altele.

Cuvinte cheie

Fasole, secetă, fluorescență, unghiul frunzelor, RWC

Introducere

Conținutul relativ de apă (RWC) ca indicator integrator al stării apei interne a plantelor în condiții de secetă a fost utilizat cu succes pentru a identifica soiurile de fasole comună rezistente la secetă [25]. Potrivit lui Kumar și colab. [3], soiurile de fasole cu randament ridicat au prezentat o reducere mai mică a conținutului de apă din frunze, dar o reducere mai mare a potențialului de apă din frunze decât producătorul slab. Stoyanov [26] a raportat că stresul de apă a redus RWC între 19% și 37% în prima frunză trifoliată. Această reducere este mai mare la soiurile sensibile decât la cele rezistente [27]. Greutatea specifică a frunzelor (SLW) și temperatura baldachinului au fost propuse ca potențiale instrumente surogate pentru selectarea genotipurilor cu WUE mai mare în mai multe leguminoase [15]. O’Neill și colab. [28] a considerat temperatura frunzelor ca un indicator potențial al stresului apei plantelor, deoarece creșterea deficitului de apă a plantelor duce la închiderea stomatală, scade răcirea transpiratională și, în consecință, crește temperatura frunzelor.

Deoarece frunzele sunt mai sensibile și mai plastice la schimbările de mediu decât alte organe, iar trăsăturile frunzelor se asociază și cu funcțiile importante ale frunzelor, evaluarea caracteristicilor frunzelor poate oferi o mulțime de informații despre creșterea culturilor și unele mecanisme de toleranță la stres. Prin urmare, obiectivul acestei cercetări a fost identificarea răspunsurilor frunzelor a opt genotipuri comune de fasole la stresul secetei.

Materiale și metode

Datele au fost analizate pe baza modelului experimental de proiectare. Compararea mijloacelor a fost efectuată pe baza testului cu intervale multiple de Duncan (P≤0,05). Toate calculele au fost efectuate folosind software-ul SAS (versiunea 9.1) și SPSS (versiunea 16). Analiza cluster a fost efectuată pe baza metodei UPGMA.

Rezultate si discutii

Numărul de frunze și unghiul frunzelor

Aceste trăsături au fost semnificativ diferite în ceea ce privește genotipurile și factorul de irigare. Deficitul de apă a redus numărul de frunze pe plantă până la 18% și a crescut unghiul frunzelor de la orizont până la 24 de grade. În condiții normale, AND1007 și Akhtar au avut frunzele cele mai mari și cele mai scăzute pe plantă la pre-înflorire (stadiul vegetativ) și respectiv la R6 (stadiul de reproducere). La plantele stresate, cele mai mari și mai mici frunze pe plantă în stadiul vegetativ au fost legate de genotipurile menționate mai sus, în timp ce în stadiul R6 WA4502-1 avea cele mai mici frunze pe plantă (tabelul 1). Conform multor rapoarte [30, 31], nivelul scăzut de irigare reduce numărul total de frunze pe plantă. În condiții de secetă, unghiul frunzelor a fost mărit astfel încât AND1007 și D81083 au avut unghiuri de frunze mai mari (tabelul 1). Unghiul frunzei afectează în mod direct fluxul de energie solară pe unitatea de suprafață a frunzei și, prin urmare, este un factor important în determinarea capacității fotosintetice maxime a unei plante [19, 32]. Unghiurile mai mari ale frunzelor scad transpirația și deteriorarea căldurii prin scăderea expunerii directe la lumina de intensitate mare [21]. Rezultatele noastre sunt în acord cu rezultatele lui Lizana și colab. [27] că unghiul frunzei crește odată cu creșterea deficitului de apă.

Figura 1: Mijloacele numărului de frunze/plantă, unghiul frunzei de la Orizont, greutăți de frunze proaspete (LFW) și uscate (LDW) în condiții normale (N) și stres de apă (S)

Frunze greutate proaspătă și uscată

Stresul de apă a scăzut semnificativ greutatea proaspătă și uscată a frunzelor până la 34%, respectiv 31%. Cea mai mare și cea mai mică reducere procentuală a LFW au fost legate de WA4502-1 și respectiv KS21486. D81083 a arătat cea mai mică reducere a LDW. În stadiul de înflorire, cele mai mari LFW și LDW au fost legate de WA4502-1 în tratamentele bine udate, în timp ce în condiții de stres AND1007 a avut cele mai mari valori (tabelul 1). Barrios și colab. (2005) au concluzionat, de asemenea, că sub stresul apei, greutatea uscată a frunzelor situate pe ramuri a fost redusă cu 56,3% față de 15,0% pentru frunzele situate pe tulpina principală.

Zona frunzelor și LAI

Atât aria frunzelor (LA), cât și indicele zonei frunzelor (LAI) au fost afectate semnificativ de nivelurile de irigare și de genotip. Deficitul de apă a redus aceste trăsături până la 27%. LAImax a redus 22% în toate genotipurile. WA4502-1 a avut cele mai ridicate niveluri de LA, LAI la R6 și LAImax în tratamentele bine udate. La starea de stres, AND1007 a prezentat cele mai ridicate LA și LAI. Cea mai mare reducere a LA a fost legată de WA4502-1, în consecință a dus la reducerea LAI (masa 2). Barrios și colab. [33] a raportat că zona frunzelor de fasole uscată scade atunci când plantele se expun la stres de secetă. Mai mult, Nielsen și Nelson [30] au observat reduceri semnificative ale LAI ale fasolei negre (Phaseolus vulgaris L) în condiții de stres de secetă. Hopkins și colab. [11] a declarat că dimensiunea frunzelor poate crește odată cu creșterea temperaturii aerului. De asemenea, frunzele mari au straturi marginale mai groase de aer în jurul suprafețelor lor, care izolează și scad pierderile de apă prin transpirație.

Figura 2: Mijloacele de LAI, LAImax, clorofilă a frunzelor și fluorescență (Fv/Fm) în condiții normale (N) și stres de apă (S)

Conținutul de clorofilă al frunzelor și fluorescența

Efectul irigării a fost semnificativ asupra indicelui clorofilei frunzelor. Deficitul de apă a redus indicele de clorofilă a frunzelor cu până la 7%. Acest procent a variat între genotipuri și WA4502-1 cu o reducere de 4,21%, iar genotipurile Akhtar și MCD4011 cu reduceri de 1,58% și 1,74% au avut cele mai mari și mai mici reduceri ale clorofilei frunzelor (masa 2). Potrivit lui Mafakheri și colab. [34] raport, scăderea clorofilei sub stresul secetei se datorează în principal deteriorării cloroplastelor cauzate de speciile de oxigen activ. Fluorescența frunzelor (Fv/Fm) a fost influențată semnificativ de ambii factori. În condiții normale, nu au existat diferențe semnificative între genotipuri. Deficitul de apă a intensificat fluorescența frunzelor. Frunzele Akhtar au prezentat cea mai mică fluorescență (masa 2). Pe de altă parte, acest soi are cel mai mare randament cuantic și deteriorarea sistemului său fotosintetic (PSII) este mai mică decât alte genotipuri. Constatările lui Santos și colab. [35] a dezvăluit că deficitul moderat de apă nu a promovat fotoinhibiția, întrucât atât plantele stresate de secetă, cât și cele fără stres au prezentat Fv/Fm mai mare de 0,725 la deficitul maxim de apă.

Conținut relativ de apă

Ambii factori au avut un efect semnificativ asupra conținutului relativ de apă al frunzelor (RWC). Reducerea RWC cu deficit de apă a fost de 8%. În ambele condiții, Akhtar și AND1007 aveau cel mai mare RWC. Genotipul WA4531-17 a prezentat cel mai scăzut RWC în tratamentele stresate. Cea mai mică reducere a RWC în starea de stres a fost legată de MCD4011 (Tabelul 3), adică capacitatea de a reține apa în frunzele acestui genotip este mai mare decât altele. Khan și colab. [36] a concluzionat că stresul deficitului de apă a dus la o scădere considerabilă a RWC (18%; de la 83% în stare normală la 68% la plantele stresate).

Figura 3: Mijloacele de RWC, temperatura frunzei în etapele R6 și R8 și SLW în condiții normale (N) și stres de apă (S)

Temperatura frunzelor și greutatea specifică a frunzei

Factorii nu au avut un efect semnificativ asupra temperaturii frunzelor. Desigur, în stadiul R6 sub stres de apă au existat diferențe semnificative între genotipuri. În această etapă, D81083 și Akhtar au avut cele mai calde și, respectiv, cele mai reci frunze. Temperatura frunzelor la etapele R6 și R8 (în perioada de umplere) a crescut până la 2 ° C prin deficit de apă. Potrivit lui Khan și colab. [36], stresul apei a dus la creșteri considerabile ale temperaturii frunzelor. Deficitul de apă a crescut temperatura frunzelor în toate genotipurile. De asemenea, genotipurile tolerante la secetă au arătat conductanța stomatală mai mică asociată cu frunzele mai calde, în timp ce în liniile sensibile s-au observat conductanțe mai mari și frunze mai reci. Greutatea specifică a frunzelor (SLW) influențată semnificativ de ambii factori. Scăderea disponibilității apei a dus la o reducere a SLW cu până la 6%. WA4531-17 a avut SLW mai mare sub stres de apă decât celelalte (Tabelul 3).

Concluzie

Comparațiile dintre genotipuri au arătat că fasolea albă este mai susceptibilă la secetă decât fasolea roșie și cea Chitti. Evaluările intra-grupare au arătat că WA45021-1 are un avantaj relativ în comparație cu celelalte fasole albă. În general, AND1007 și COS16 au fost genotipuri superioare celorlalte.