Salinity tolerance in strawberry (Fragaria spp) as ifluensed by genotype

Abstract

Cultivated strawberry is considered a salt sensitive crop, while its progenitors Fragaria chiloensis and Fragaria virginiana differ in sensitivity, with F. chiloensis being more salt tolerant than F. virginiana. Salinity stress influences many aspects of plant physiology including photosynthetic rate, growth rate and the accumulation of certain metabolites to counteract the osmotic imbalance initially imposed by the increased salt concentration in the root medium. We sought to investigate the effect of salinity stress and recovery on the photosynthetic performance, leaf area production, and the accumulation of specific metabolites and inorganic ions of strawberry selections that differ in salt sensitivity, in an attempt to elucidate some of the mechanisms that are involved in salinity tolerance. At early stages of salt imposition reduction in stomatal conductance limited net assimilation rate (A) in all selections tested. Later, carboxylation efficiency was strongly affected in the F. virginiana plants (MR 10 and NC 95-21-1), but not in F. chiloensis (FRA 24), and the effect was not reversible after the stress was released. Toxicity symptoms were apparent in both F. virginiana selections, starting approximately the second week of the treatments and the severity was correlated to the amount of salt present in the irrigation water. No symptoms developed in F. chiloensisuntil the end of the experiment. High levels of Na+ and Cl- were detected in leaves of both F. virginiana selections treated with 50 and 100 mM NaCl while in F. chiloensis only Clwas increased in the 100 mM treatment.Sodium appears to accumulate much slower than chloride in the leaf tissues. Increased salt levels brought about a reduction in leaf area growth and runner production and an increase in the total soluble carbohydrates in the two selections tested. Resumption of growth and leaf area production was evident after the stress was released and it was accompanied by a decrease in total soluble carbohydrates in F. virginiana selection, but not in F. chiloensis. Glucose and fructose accounted for 70% of the total soluble carbohydrates accumulated in leaves of both selections due to salinity stress but no substantial amount of proline was detected during the stress or the recovery periods

Ο σκοπός αυτής της εργασίας ήταν να μελετηθεί η επίδραση της αλατότητας στον ρυθμό φωτοσύνθεσης, στην αύξηση φυλλικής επιφάνειας και τη συσσώρευση οργανικών και ανόργανων μορίων σε επιλογές άγριας φράουλας που διαφέρουν ως προς την ευαισθησία στην αλατότητα με στόχο να διερευνηθούν κάποιοι από τους μηχανισμούς που είναι υπεύθυνοι γι’ αυτό το χαρακτηριστικό. Σε αρχικό στάδιο, ο ρυθμός φωτοσύνθεσης μειώθηκε λόγω κλεισίματος των στομάτων, σε όλες τις επιλογές που μελετήθηκαν. Αργότερα, οι αντιδράσεις του κύκλου του Calvin επηρεάστηκαν αρνητικά στις επιλογές MR 10 και NC 95-21-1 (Fragaria virginiana), ενώ οι επιπτώσεις αυτές δεν ήταν αντιστρέψιμες όταν μειώθηκε η αλατότητα στο εδαφικό διάλυμα. Αντίθετα, στην FRA 24 (Fragaria chiloensis) οι αντιδράσεις του κύκλου του Calvin δεν επηρεάστηκαν. Συμπτώματα τοξικότητας εμφανίστηκαν και στις δυο επιλογές Fragaria virginiana και άρχισαν περίπου δυο εβδομάδες μετά την πρώτη εφαρμογή του αλατούχου διαλύματος. Η ένταση των συμπτωμάτων ήταν στενά συσχετισμένη με την ποσότητα των αλάτων στο νερό άρδευσης. Δεν παρατηρήθηκαν συμπτώματα στην Fragaria chiloensis μέχρι το τέλος του πειράματος. Υψηλή περιεκτικότητα νατρίου και χλωρίου βρέθηκαν στα φύλλα των MR 10 και NC 95-21-1 στις οποίες είχαν προστεθεί 50 και 100 mM NaCl στο νερό άρδευσης. Αντίθετα, στα φύλλα της FRA 24 βρέθηκε αυξημένη ποσότητα χλωρίου και μόνο στα φυτά που λάμβαναν 100 mM NaCl. Η συσσώρευση νατρίου στους ιστούς φύλλων φαίνεται να είναι πιο αργή απ’ ότι αυτή του χλωρίου. Αυξημένη αλατότητα στο εδαφικό διάλυμα προκάλεσε μείωση της αύξησης της φυλλικής επιφάνειας και αύξηση στο ποσό των ολικών υδατοδιαλυτών υδατανθράκων στις επιλογές που μελετήθηκαν. Στη συνέχεια, όλα τα φυτά αρδεύτηκαν με νερό βρύσης χωρίς την προσθήκη αλάτων για δεκαπέντε μέρες. Μετά το τέλος της περιόδου αυτής, παρατηρήθηκε ανάκτηση του ρυθμού αύξησης και παράγωγης νέας φυλλικής επιφάνειας, συνοδευόμενη από μείωση της περιεκτικότητας ολικών υδατοδιαλυτών υδατανθράκων στην Fragaria virginiana αλλά όχι στην Fragaria chiloensis. Γλυκόζη και φρουκτόζη αποτελούσαν το 70% των ολικών υδατοδιαλυτών υδατανθράκων που συσσωρεύτηκαν στα φύλλα και στις δυο επιλογές, λόγω αυξημένης αλατότητας στο εδαφικό διάλυμα αλλά δεν παρατηρήθηκε αύξηση της περιεκτικότητας σε προλίνη είτε κατά τη διάρκεια της άρδευσης με αλατούχο διάλυμα, είτε αργότερα όταν τα φυτά αρδεύτηκαν με νερό βρύσης.