VLIV STRESU NÍZKOU TEPLOTOU NA INTENZITU FOTOSYNTÉZY U RAJČAT

Influence of low temperature stress upon photosynthesis intensity with tomatoes

Hniličková H., Duffek J., Dolejší J.

Česká zemědělská univerzita v Praze, Katedra zahradnictví

Souhrn, klíčová slova

Výnosový potenciál zemědělských plodin je negativně ovlivňován působením nepříznivých povětrnostních podmínek. Působení stresových faktorů má vliv na průběh základních fyziologických procesu v rostlině a návazně na tvorbu výnosu. Jednotlivé odrůdy svým genofondem mají různou schopnost adaptace k působícím stresovým podmínkám prostředí. Cílem naší práce bylo sledovat vliv nízké teploty na intenzitu fotosyntézy u vybraných odrůd rajčat (Start F1, Monika F1, Stupické polní rané). Na základě výsledků lze konstatovat, že při působení nízkých teplot dochází k výraznému poklesu intenzity fotosyntézy, která byla měřena pomocí analyzátoru LCA-4. Určité rozdíly byly zjištěny i mezi jednotlivými odrůdami jak v snížení intenzity při působení stresových teplot, tak i při návratu na původní úroveň intenzity fotosyntézy po odeznění stresu.

Rajčata, chladový stres, intenzita fotosyntézy

Summary, keywords

The yield potential of agricultural crops is effected by acting of adverse weather conditions. Impact of stress factors influences the course of basical physiological processes in plant and subsequently the yield forming. Individual cultivars with their genetic basis have different ability of adaptation to the effecting of stress conditions of environment. The aim of our work is to study of influence the low temperature upon photosynthetic rate with representative tomato cultivars (Start F1, Monika F1, Stupické polní rané). On the basis of the results it can be stated, that under low temperatures impact there occurs considerable decrease of photosynthetic rate, which was taken with the help of LCA-4 analyser. Certain differences were found also among individual cultivars both in decrease of photosynthetic rate under low temperatures impact and by return to the primary photosynthetic level after the stress fading away.

Tomatoes, low temperature stress, photosynthesis intensity

Úvod

Výnosový potenciál zemědělských plodin je ovlivňován působením nepříznivých povětrnostních podmínek. Jednotlivé odrůdy svým genetickým základem mají různou schopnost adaptace k působícím stresovým podmínkám prostředí. Rajčata patří mezi skupinu rostlin citlivých na chlad, u kterých lze pozorovat již při poklesu teplot pod 10 °C stresovou reakci. Působení stresových faktorů má vliv na průběh základních fyziologických procesu v rostlině a návazně na tvorbu výnosu.

Primární účinky působení chladu jsou ve změně fyzikálně - chemických vlastností membrán. Dochází k zastavení selektivního a aktivního transportu a navíc i k zastavení osmotických procesů. Za nízkých teplot bývají zjišťovány i změny ve struktuře cytoskeletu a z organel jsou nejcitlivější na nízké teploty chloroplasty. Mezi intenzitou fotosyntézy a teplotou je exponenciální závislost, kdy při poklesu teplot dochází k poklesu intenzity fotosyntézy (Procházka et al., 1998).

V našich pokusech jsme se zabývali sledováním vlivu účinku nízkých teplot na intenzitu fotosyntézy a následnou regeneraci u vybraných odrůd rajčat (Start S F1, Monika F1, Stupické polní rané).

Metody

Pokusným materiálem byly rostliny rajčete (Lycopersicon esculentum Mill.), odrůdy Stupické polní rané, Monika F1 a Start F1. Pokus byl založen ve dvou variantách: varianta kontrolní a varianta stresovaná. Pokusné rostliny kontrolní varianty byly umístěny ve skleníku v řízených podmínkách (průměrná denní a noční teplota během pokusu 20/15 °C) a rostliny stresované varianty byly umístěny ve venkovních, v tu dobu nepříznivých povětrnostních podmínkách (minimální teplota během pokusu -1°C a maximální teplota 15°C).

Stresované rostliny byly vystaveny nízkým teplotám po dobu 4 dnů (6. - 10.4.2000). Po uplynutí této doby byly umístěny v skleníkových podmínkách tak jako rostliny kontrolní varianty. V tomto období regenerace byla denně po dobu 5 dnů sledována u třech pokusných rostlin obou variant intenzita fotosyntézy, která byla měřena pomocí přenosného analyzátoru LCA 4 (infračervený plynový analyzátor, firmy Eijkelkamp, Holandsko) v řízených podmínkách klimaboxu (ozářenost 430 m mol.m-2.s-1, teplota 26 °C) na stejném listu po celou dobu pokusu.

Přístrojem LCA 4 byla zaznamenávána intenzita fotosyntézy v minutových intervalech po dobu 20 minut. Z celé řady měření byl vybrán soubor 10-ti měření, kdy došlo k ustálení podmínek uvnitř měřící komůrky. Rychlost výměny sledovaných plynů mezi listem a atmosférou v komůrce byla určena z průtoku a změny koncentrace plynu mezi vstupem a výstupem z listové komůrky a na základě výpočtu byla stanovena následující charakteristika:

Intenzita (rychlost) fotosyntézy A:

A = us D c(m mol.m-2.s-1)

kde D c je rozdíl koncentrací CO2 na vstupu a výstupu komory

us je množství - průtok vzduchu na m2 listové plochy [ mol.m-2.s-1]

Výsledky a diskuse

Uváděné výsledky (tab. 1. a 2, obr. 1 a 2.) jsou průměrné hodnoty intenzity fotosyntézy při ustálení podmínek v měřící komůrce u třech pokusných rostlin. Bezprostředně po odeznění nízkých teplot se intenzita fotosyntézy pohybovala v porovnání s kontrolní variantou na úrovní 6,05 % u odrůdy Monika F1, 12,62 % u odrůdy Stupické polní rané a 28,41 % u odrůdy Start S F1. Konkrétní hodnoty intenzity fotosyntézy při tomto měření byly 0,61 m mol.m-2.s-1 u odrůdy Monika F1, 1,57 m mol.m-2.s-1 u odrůdy Stupické polní rané a 2,85 m mol.m-2.s-1 u odrůdy Start S F1.

Druhý den po odeznění nízkých teplot vzrostla intenzita fotosyntézy již na úroveň 59,51 % (Monika F1) až 69,82 % (Stupické polní rané) kontrolní varianty. Téměř k vyrovnání intenzity fotosyntézy stresovaných a kontrolních rostlin došlo nejdříve u odrůdy Stupické polní rané, a to 3. den po odeznění nízkých teplot, kdy se intenzita fotosyntézy pohybovala na úrovni 97,95 % kontrolní varianty (13,85 m mol.m-2.s-1). 4. a 5. den dosahovala úrovně 97,12 % a 99,05 % .

Tab. 1: Intenzita fotosyntézy v m mol.m-2.s-1 u kontrolní a stresované varianty

U odrůdy Start S F1 se intenzita fotosyntézy pohybovala 3. den na úrovni 88,48 % kontrolní varianty a 4. a 5. den již 98,74 % a 98,39 %. Odrůda Monika F1 3. den po odeznění nízkých teplot měla intenzitu fotosyntézy na úrovni 90,47 % kontrolní varianty, 4. a 5. den pozvolna narůstala na 95,78 % a 97,48 % kontrolní varianty.

Tab. 2: Intenzita fotosyntézy v procentech kontrolní varianty (100 %)

Obdobnou problematikou se zabýval Hasselt et al. (1997), který uvádí u mladých rostlin rajčat, že intenzita fotosyntézy se vrátí na původní úroveň po působení nízkých teplot tím dříve, čím jsou rostliny kratší dobu vystaveny nízkým teplotám. Rovněž Klimov et al. (1996) uvádí u rajčat vystavených teplotě 6 °C po dobu 5 dnů, že fotosyntetická aktivita poklesla a po odeznění těchto nízkých teplot se postupně vrátila na původní úroveň.

Obr. 1: Intenzita fotosyntézy v m mol.m-2.s-1 u kontrolní varianty.

Obr. 2: Intenzita fotosyntézy v m mol.m-2.s-1 u stresované varianty.

Závěr (praktické doporučení)

Na základě těchto výsledků lze konstatovat, že při působení nízkých teplot dochází k výraznému poklesu intenzity fotosyntézy. Tento pokles je nejvýraznější u odrůdy Monika F1, která je náročnější na teploty během pěstování. Nejnižší pokles intenzity fotosyntézy byl u odrůdy Start S F1 a dále u odrůdy Stupické polní rané, což jsou odrůdy méně náročné na výši teplot. K návratu intenzity fotosyntézy na úroveň kontrolních rostlin došlo postupně od 3. dne v pořadí Stupické polní rané, Start S F1 a Monika F1.

Použitá literatura

Hasselt van P. R., Wijk van C., K.: Plant-Breeding and Seed Science. 1997, 41(2): 71-79.

Klimov, S. V., Astakhova, N. V., Bocharova, M. A., Trunova, T. I.: Fiziologija Rastenij. 1996, 43 (6): 906-914.

Procházka, S., Macháčková, I., Krekule, J., Šebánek, J.: Fyziologie rostlin. Academia. Praha, 1998.

Manuál k přístroji LCA-4.

Kontaktní adresa

Ing. Helena Hniličková, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra zahradnictví, Kamýcká 129, Praha 6 - Suchdol, 165 21, Česká republika, tel. 02/24382557, e-mail: hnilickova@af.czu.cz