Μελέτη της επίδρασης της αλατότητας στα εσπεριδοειδή

Abstract

Six experiments were carried out in order to study the effect of salinity on various physiological and agronomical parameters of citrus plants. The comparison between two Citrus rootstocks, the Sour orange (Citrus aurantium) and the hybrid Swingle Citrumelo (C. paradisii x P. Trifoliata), showed that the rootstocks use different salinity tolerance mechanisms. Sour orange plants accumulated greater concentrations of Na+ and Cl- in leaves compared with those of Citrumelo which restricted the transport of the toxic ions in the leaves by achieving higher concentrations in roots. Sour orange was also able to maintain the net photosynthesis despite the presence of Cl- ions, an ability which disappeared when the synergistic influence of Na+ and Cl- was established. As far as the toxicity of the two salts in concern, NaCl appeared to be more toxic than KCl. During the study of the influence of NaCl in three lemon (Citrus limon) cultivars (Navel, Lisbon, Maglini), Navel seemed to be more tolerant in comparison with Maglini. Taking into account the % dry weight as an indicator of salt tolerance, the three cultivars are ranked from the most to the least tolerant like this: Navel>Lisbon>Maglini. In the 3rd , 4th and 5th experiment, the influence of polyamines was studied. Under high NaCl polyamines enhanced the Citrus seeds germination and growth, enhanced plantlets root and shoot fresh weight , induced and enhanced rooting in microshoots and therefore the growth under saline and non saline conditions, protected the membranes from the oxidative stress, maintained the activity of peroxidases and diamine oxidases and enhanced the concentration of chlorophyll and proline in some occasions. In the 6th experiment, the data showed that salicylic acid (SA) protected from oxidative damage due to high salinity the membranes and as a result reduced the concentration of malondialdehyde (MDA), maintained the chlorophyll concentration, the Fm/Fv ratio, the internal concentration of CO2, when it was applied in concentrations less than 0.3mM for 48h. Salinity negatively affected the photosynthetic rate and the Fm/Fv ratio as an indicator of the ability of PSII to operate efficiently, the concentration of chlorophyll and the stomatal conductance which affected the internal CO2 concentration and the evaporation rate. Under high NaCl carbohydrate concentration was reduced in all experiments, whereas proline remained in the same levels, except in some occasions where it was reduced. Peroxidase activity (GuPODs) was increased and that was the case for the concentration of malondialdehyde (MDA). Because the total concentration of nutrients per plant is an indicator of the ability of the absorption of the nutrient by the plant, our data resulted that probably NaCl influenced negatively the absorption of macronutrients K,Ca and Mg and micronutrients Fe, Mn and Zn, leading to reduced total uptake per plant.

Σκοπός της διατριβής ήταν η μελέτη της συμπεριφοράς των εσπεριδοειδών, που αναπτύσσονται κάτω από την επίδραση υψηλών συγκεντρώσεων αλάτων καθώς και η επίδραση ορισμένων εξωγενών χορηγούμενων ουσιών που σχετίζονται με την αντοχή στην αλατότητα. Συνολικά πραγματοποιηθήκαν έξι πειράματα στα οποία διερευνήθηκε η επίδραση του NaCl σε πλήθος φυσιολογικών και αγρονομικών παραμέτρων. Η σύγκριση μεταξύ δυο υποκειμένων εσπεριδοειδών ήτοι του Citrus aurantium και του υβριδίου Swingle Citrumelo (C. paradisii x P. Trifoliata), ανέδειξε ότι τα υποκείμενα χρησιμοποιούν δυο διαφορετικούς μηχανισμούς αντοχής στην αλατότητα με το Citrumelo να περιορίζει την μεταφορά των τοξικών ιόντων στα φύλλα και την Νεραντζιά να συσσωρεύει μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στα φύλλα. Ως προς την επίδραση του ΝaCl σε τρεις ποικιλιές λεμονιάς (Navel, Lisbon, Μαγληνή) η ποικιλία ‘’Μαγληνή’’ ήταν περισσότερο ευαίσθητη σε σύγκριση με τη ποικιλία ‘’Navel’. Με βάση την παράμετρο του %Ξ.Β. ως δείκτη προσαρμογής στην καταπόνηση οι ποικιλίες κατατάσσονται με την σειρά αντοχής στην αλατότητα ως: Navel>Lisbon>Μαγληνή. Στο 3ο, 4ο και 5ο πείραμα όπου μελετήθηκε η επίδραση των πολυαμινών στην in vitro φύτρωση σπερμάτων και αύξηση των φυταριών Νεραντζιάς (Citrus aurantium), στην in vitro ριζοβολία και αύξηση βλαστικών κορυφών δύο υποκειμένων εσπεριδοειδών (Swingle Citrumelo και C. aurantium) και στην ανάπτυξη φυτών Νεραντζιάς (Citrus aurantium) σε θρεπτικά διαλύματα αντίστοιχα, κάτω από την επίδραση υψηλών συγκεντρώσεων ΝaCl, παρατηρήθηκε ότι οι πολυαμίνες προήγαγαν την αύξηση και αύξησαν την αντοχή στην αλατότητα. Στο 6ο πείραμα στο οποίο μελετήθηκε η επίδραση του σαλικυλικού οξέος σε νεαρά φυτά νεραντζιάς (Citrus aurantium), που αναπτύσσονται σε θρεπτικά διαλύματα με υψηλές συγκεντρώσεις ΝaCl, παρατηρήθηκε ότι το SA οδήγησε στην προστασία των μεμβρανών από την οξειδωτική καταπόνηση μέσω της μείωσης της παραγόμενης μαλονδιαλδευδης (MDA), στην διατήρηση της χλωροφύλλης των φύλλων, στην διατήρηση του λόγου Fm/Fv δηλαδή της ικανότητας του PS II και της εσωτερικής συγκέντρωσης CO2, όταν χορηγήθηκε σε συγκεντρώσεις κάτω των 0.3mM για 48h. Η παρούσα εργασία οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων NaCl επηρέασε αρνητικά τον φωτοσυνθετικό ρυθμό, τον λόγο Fm/Fv μέτρο της ικανότητας του PSII, την συγκέντρωση της χλωροφύλλης και την στοματική αγωγιμότητα που επέδρασαν στην εσωτερική συγκέντρωση του CO2 και στον ρυθμό διαπνοής. Οι υδατάνθρακες των φυτών κάτω από την επίδραση του NaCl σε όλα σχεδόν τα πειράματα (in vitro και in vivo) μειώθηκαν, ενώ τα επίπεδα της προλίνης έμειναν σε σταθερά επίπεδα, με εξαίρεση ορισμένες περιπτώσεις όπου παρατηρήθηκε μείωση. Η καταπόνηση αύξησε την δράση των υπεροξειδασών (GuPODs) και την συγκέντρωση της μαλονδιαλδεύδης (MDA). Επειδή η συνολική συγκέντρωση του κάθε στοιχείου ανά φυτό αποτελεί και δείκτη της ικανότητας απορρόφησης του, από τα πειραματικά δεδομένα προέκυψε ότι το NaCl επηρέασε αρνητικά την απορρόφηση των μακροστοιχείων Κ, Ca και Mg καθώς και των ιχνοστοιχείων Fe, Mn και Zn, οδηγώντας σε μικρότερη συνολική συγκέντρωση/φυτό.