Efectul Stresului Salin Asupra Unor Genotipuri de Medicago Sativa Si Medicago Truncatula

Efectul stresului salin asupra unor genotipuri de medicago sativa și medicago truncatula

Salinitatea este unul din pricipalii factori de stres ce reduce productivitatea plantelor agricole în multe regiuni ale globului. În România se înregistrează o serie de factori naturali restrictivi, ce în ultima perioadă, ca urmare a schimbărilor climatice globale, se reflectă în mod normal: secetă excesivă, exces periodic de umiditate, soluri saline, rezervă mică și extrem de mică de substanță organică, aciditate puternică, cu asigurare slabă de elemente nutritive.

Lucerna este o plantă sensibilă la stres salin, astfel că realizarea de genotipuri tolerante la salinitate ar trebui să fie o provocare pentru orice ameliorator, cu atât mai mult cu cât eforturile făcute în vederea îmbunătățirii performanțelor în condiții de stres salin nu au fost suficient valorificate.

Evidențierea mecanismelor de rezistență sau toleranță la salinitate prezintă importanță , atât în cazul plantelor ameliorate, cât și a celor sălbatice, care cel mai adesea oferă o amplitudine mai mare atoleranței la acest tip de stres.

În acest studiu se prezintă răspunsul plantelor de Medicago truncatula și Medicago sativa la stresul salin la nivel de plantă întreagă, dar și la nivel celular.

MATERIALUL ȘI METODA DE CERCETARE

Au fost luate în studiu trei genotipuri românești de Medicago sativa și o populație din Grecia de Medicago truncatula. Dintre cele trei genotipuri de lucernă studiate, linia L 72071, obținută din embriogeneză somatică, a fost selectată pentru rezistența la salinitate.

Semănatul s-a făcut în ghivece PVC, 8 cm diametrul și 7 cm înălțime, într-un amestec de sol, nisip 3:1, iar plantele au fost ținute în seră în condiții optime de umiditate timp de 2,5 luni , după care s-au efectuat urmaătoarele variante experimentale:

martor: plantele au fost ținute în condiții optime pe parcursul experienței;

tratamente: plantele au fost tratate cu trei concentrații diferite de clorură de sodiu: 75mM NaCl/l (T1), 150 mM NaCl/l (T2) și 300 mM NaCl/l (T3), câte trei repetiții pentru fiecare variantă de concentrație de sare și genotip.

După două săptămâni de la utilizarea stresului salin s-a măsurat lungimea rădăcinii principale și acumularea de biomasă prin măsuri biometrice concomitent cu analiza conținutului în prolină după metoda propusă de Bates și colaboratorii.

REZULTATE EXPERIMENTALE

Rezultatele ce s-au obținut au evidențiat efectul pozitiv al stresului salin asupra creșterii rădăcinii principale, concomitent cu creșterea concentrației de sare. La Medicago sativa, L72071, la tratamentul cu 300 mM NaCl/l, diferențele față de proba martor au fost foarte semnificative (259 % față de martor), în timp ce la Medicago truncatula – A 17, diferența a fost nesemnificativă (113,3 % din martor), atât la tratamentul cu 300 mM NaCl/l, cât și cel cu 150 mM NaCl/l. Celelalte două genotipuri de Medicago sp. Luate în studiu au avut comportamentul următor: genotipul Magnat a reacționat puternic chiar la concentrații mici de sare, în timpce genotipul Granat a fost relativ puțin afectat atât de concentrațiile reduse de sare, cât și de cele severe (tabelul 1).

Variația analizei evidențiază efectul semnificativ al tratamentului, genotipului și al interacțiunii acestora asupra lungimii rădăcinii (tabelul 2).

Biomasa aeriană acumulată a fost influențată negativ de tratamentele cu doze mari de clorură de sodiu. Tratamentele cu doză redusă, concentrația de 75mmol NaCl/l a avut un efect nesemnificativ asupra biomasei aeriene în comparație cu concentrația de 300mmol NaCl/l, ce a redus biomasa aeriană cu 50%, Granat, sau chiar 67%, Magnat.

Ca și în cazul determinărilor privind creșterea în lungime a rădăcinii principale, acumularea de biomasă radiculară nu a fost influențată negativ de stresul salin, excepție făcând Linia L 72071 la tratamentul cu doză redusă de salinitate.

Tabel 1

Efectul stresului salin asupra creșterii în lungime a rădăcinii la genotipurile de lucernă studiate (după E. Petcu, M. Schitea, M. Photini)

Media generală =270,8

DL 5% =27,69

Tabel 2

Analiza variației pentru nungimea rădăcinii (după E. Petcu, M. Schitea, M. Photini)

***semnificativ pentru probabilitatea de 0,001

Proporția de substanță proaspătă alocată creșterii rădăcinilor a fost în relație direct cu mărirea dozei de NaCl, după cum reiese din raportul rădăcină/tulpină (tabelul 3). La concentrațiile mici de sare (T1), efectul a fost unul nesemnificativ , dar odată cu creșterea concentrației de sare, efectul devine semnificativ, în funcție de toleranța genotipului studiat. La linia de lucernă L 7207, creșterea acestui raport odată cu creșterea concentrației de sare a fost mai redusă comparativ cu celelalte genotipuri de Medicago sativa.

Tabel 3

Efectul stresului salin asupra raportului rădăcină/tulpină la genotipurile studiate (după E. Petcu, M. Schitea, M. Photini)

Media generală =0,5

DL 5% =0,04

**,***= semnificativ pentru probabilitatea de 0,01, respesctiv 0,001

Trebuie subliniat că salinitatea are un efect dublu asupra creșterii plantelor prin efectul stresului hidric și toxixitatea ionilor specifici.

Soluția solurilor saline poate avea un potențial de -24 bar și chiar mai mare. Plantele în astfel de condiții dezvoltă o paletă largă de gradiente de potențial de la rădăcină la frunză și nu mai pot face față necesarului fiziologic de transpirație, afectează sinteza proteinelor, fenomen evidențiat de inhibarea încorporării aminoacizilor în proteine, ceea ce duce în final la ofilirea plantei.

Inhibiția este marcată de o creștere a concentrației aminoacizilor liberi, mai ales prolina, fenomen evidențiat și prin rezultate obținute de noi. Astfel, în condiții optime conținutul în prolină a fost relativ redus la toate genotipurile studiate, dar foarte ridicat la tratamentele cu concentrația maximă de sare (tabel 4).

Tabel 4

Substanțele osmotice active, prolina și glicinbetaina, se consideră că stabilizează proteinele și structurile celulare și pot crește presiunea osmotică a celulei.Unele rezultate arată corelația dintre nivelul de rezistență la sare și nivelul aminoacizilor.

Există studii recente, ce arată că există o limitare metabolică privind nivelurile de osmoprotectori ce se pot realiza și că gradul în care plantele sunt capabile să tolereze stresul salin nu este neapărat corelat cu cantitatea de osmoprotectori atinsă.

Concluzii

La nivel de plantă întreagă, răspunsul speciilor de Medicago sativa și Medicago truncatula la salinitate a fost în reducerea acumulării de biomasă aeriană concomitent cu dezvoltarea mai puternică a rădăcinii, respectiv creșterea raprtului rădăcină/tulpină.

La nivel celular a fost remarcată acumularea de prolină ca răspuns la acțiunea stresului salin. Din rezultatele obținute rezultă că la nivelul prolinei nu este în concordanță cu gradul de toleranță la stres salin. Astfel se sugerează că sinteza prolinei este necesară, dar nu suficientă pentru toleranța la salinitate.