Physiological and molecular aspects of sugar beet tolerance to drought

Abstract

<p>Istraživanja su sprovedena na jedanaest genotipova &scaron;ećerne repe (Beta vulgaris ssp. vulgaris, L., označeni brojevima 1-11) koji su u poljskim uslovima ispoljili razlike u opservacionom testu nivoa tolerantnosti prema su&scaron;i (visoko, srednje i nisko tolerantni). U prvom delu eksperimenta biljke su gajene u polukontrolisanim uslovima, u stakleniku u supstratu koji je bio me&scaron;avina zemlje i peska. Biljke su svakodnevno zalivane tokom 90 dana, nakon čega je izazvan vodni deficit prestankom zalivanja, dok je kod kontrolnih biljaka zalivanje nastavljeno. Pet dana po prestanku zalivanja analizirani su parametri koji bi trebalo da ukažu na genotipske razlike u smislu tolerantnosti prema nedostatku vode. Utvrđen je sadržaj vode/suve materije u zemlji&scaron;tu i u biljnim tkivima (koren stablo i list). Lisna povr&scaron;ina i koncentracija pigmenata hloroplasta su ustanovljeni kod kontrolnih biljaka s ciljem utvrđivanja genotipskih specifičnosti. Osim toga, mereni su parametri fluorescencije hlorofila (F0, Fm, Fv, Fv/Fm i t1/2) kako bi se utvrdio efekat stresa izazvanog nedostatkom vode na inhibiciju transporta elektrona kroz PSII, i koncentracija slobodnog prolina, amino kiseline koja se nakuplja u uslovima stresa. U drugom delu eksperimenta ovi genotipovi su testirani u kontrolisanim, in vitro uslovima gajenja. Aksilarni izdanci su gajeni na podlozi za mikropropagaciju sa 0 (kontrola), 3 i 5% polietilen glikola (PEG 6000) pune četiri nedelje, a potom su vr&scaron;ene analize. Utvrđena je sveža masa izdanaka, sadržaj suve materije i koncentracija slobodnog prolina. U trećem delu eksperimenta upoređene su razlike u ekspresiji 13 kandidat-gena, koji su povezani sa reakcijom biljaka na uslove stresa, posebno su&scaron;e, u listovima biljaka gajenih u polukontrolisanim uslovima.<br />Biljke izložene stresu u polukontrolisanim uslovima gajenja su u proseku imale oko tri lista manje, za četiri procenta veći udeo suve materije i sedmostruko veći sadržaj prolina. Koncentracija prolina u listovima je bila vi&scaron;a u uslovima nedostatka vode u polukontrolisanim uslovima kod svih genotipova, a posebno kod nekih iz slabo tolerantne (2, 6) i visoko tolerantne (4) grupe.<br />U in vitro uslovima usled tretmanom PEG-om smanjila se ukupna suva masa i vi&scaron;e nego prepolovio broj aksilarnih izdanaka. PEG u koncentraciji od 3% je doveo do<br />povećanja ukupne sveže mase, a koncentracija prolina se povećala se porastom koncentracije PEG. Koncentracija prolina u uslovima stresa je kod oba eksperimenta bila značajno povećana u odnosu na kontrolu i to u in vitro uslovima &scaron;est puta, a u polukontrolisanim uslovima u stakleniku &scaron;esnaest puta u odnosu na odgovarajuće kontrole. Povećanje sadržaja prolina u biljkama gajenim u polukontrolisanim uslovima je bilo tri puta veće u odnosu na eksperiment sa PEG-om.<br />Koncentracija slobodnog prolina, kao jedan od potencijalnih parametara - pokazatelja tolerantnosti genotipova &scaron;ećerne repe prema su&scaron;i, je adekvatniji od ukupne suve mase. Rezultati su pokazali da je test u in vitro uslovima (posebno tretman 3% PEG-om) efikasiji za ocenu tolerantnosti prema su&scaron;i od eksperimenta u polukontrolisanim uslovima. Grupisanje genotipova prema nivou tolerisanja nedostatka vode na osnovu koncentracije prolina ustanovljene u ekperimentu in vitro dalo je isti rezultat kao i opservacioni test u poljskim uslovima.<br />Utvrđene su promene u ekspresiji kandidat-gena u uslovima su&scaron;e u odnosu na kontrolu, a ustanovljene su i razlike između genotipova. Jedan od analiziranih kandidat-gena može da posluži za dalji razvoj markera.<br />Ovi rezultati mogu da se primene u procesu oplemenjivanja &scaron;ećerne repe koje je usmereno na povećanje tolerantnosti prema ovom abiotičkom činiocu.</p>