Șef. lucrări dr. Sabina Ioana Cojocaru [309045]

UNIVERSITATEA „ALEXANDRU IOAN CUZA” IAȘI

Facultatea de Biologie

Specializarea Biologie

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator:

Șef. lucrări dr. Sabina Ioana Cojocaru

Absolvent: [anonimizat] 2017

UNIVERSITATEA „ALEXANDRU IOAN CUZA” IAȘI

Facultatea de Biologie

Specializarea Biologie

Studiul unor modificări fiziologice și biochimice în plantule de grâu și secară tratate chimic

Coordonator:

Șef. lucrări dr. Sabina Ioana Cojocaru

Absolvent: [anonimizat] 2017

Cuprins

Introducere 6

Capitolul I. Biologia speciei Triticum aestivum 7

I.1. Noțiuni generale 7

I.1.1. Istoric 7

I.1.2. Importanța economică 7

I.1.3. Răspândire 8

I.2. Prezentarea plantei 8

I.2.1. Morfologie 8

I.2.2. Sistematică. 11

I.2.3. Compoziția chimică 14

I.2.4. Citologia grâului 15

I.3. Tehnica culturii 16

I.3.1. Cerințele grâului 16

I.3.2. Repausul seminal. Germinarea 19

I.3.3. Sămânța. Semănatul 21

I.3.4. Lucrările solului. Rotația culturii 22

I.3.5. Îngrășăminte 22

I.3.6. Recoltarea 23

I.4. Boli și dăunători 24

Capitolul II. Biologia speciei Secale cereale 26

II.1. Noțiuni generale 26

II.1.1. Istoric 26

II.1.2. Importanța economică 26

II.1.3. Răspândire 26

II.2. Prezentarea plantei 27

II.2.1. Morfologie 27

II.2.2. Sistematică 28

II.2.3. Compoziția chimică 30

II.3 Tehnica culturii 31

II.3.1. Cerințele secarei 31

II.3.2. Locul în asolament 31

II.3.3. Sămânța și semănatul 32

II.3.4. Lucrările solului 32

II.3.5. Îngrășăminte 33

II.3.6. Recoltare 33

II.4 Boli și dăunători 34

Capitolul III. Stresul oxidativ 36

III.1. Noțiuni generale 36

III.2. Tipuri de radicali liberi 36

III.2.1. Specii reactive de oxigen 36

III.2.2. Specii reactive de azot 37

III.2.3. Specii reactive de sulf 38

III.3. Tipuri de antioxidanți celulari 38

III.3.1. Clasificare 38

III.3.2. Enzimele stresului oxidativ 39

III.3.2.1. Superoxid dismutaza 39

III.3.2.2. Catalaza 40

III.3.2.3. Peroxidaza 41

Capitolul IV. Influența metalelor grele asupra creșterii și dezvoltării plantelor 41

IV.1. Noțiuni generale 42

IV.2. Influența cadmiului asupra creșterii și dezvoltării plantelor de cultură 43

Capitolul V. Material și metode de cercetare 46

V.1. Materiale de cercetare 46

V.2 Metode de cercetare 46

V.2.1. Realizarea tratamentului 46

V.2.2. Determinarea cantitativă a proteinelor solubile prin metoda Bradford 49

V.2.3. Determinarea activității superoxid dismutazei prin metoda Winterbourn 50

V.2.4 Determinarea activității catalazei prin metoda Sinha 52

V.2.5. Determinarea activității peroxidazei prin metoda L.V. Gudkova și R.G. Degtiari 54

Capitolul VI. Rezultate și discuții 56

VI.1. Rata de germinare a plantulelor 56

VI.2. Lungimea plantulelor 58

VI.3. Masa plantulelor 60

VI.4. Cantitatea de proteine solubile 61

VI.5. Activitatea specifică medie a superoxid dismutazei 62

VI.6. Activitatea specifică medie a catalazei 64

VI.7. Activitatea specifică medie a peroxidazei 66

Concluzii 68

BIBLIOGRAFIE 69

[anonimizat]. Utilizarea excesivă a îngrășămintelor și a fertilizatorilor, pesticidele, irigarea cu ape reziduale și viața urbană conduc la creșterea progresivă a conținutului de metale grele din sol. Cadmiul poate ajunge în alimentația oamenilor în urma preluării acestuia din sol de către plante. Numeroase studii au demonstrat faptul că diferite metale grele sunt esențiale pentru creșterea și dezvoltarea plantelor. Însă concentrațiile ridicate pot avea efecte nocive asupra fiziologiei și a parametrilor biochimici ai plantelor, având ca rezultat o creștere redusă și o producție în masă scăzută.

Cerealele sunt plantele cu cea mai mare importanță pentru hrana oamenilor și a animalelor. Acestea preiau cu ușurință cadmiul prezent în sol și îl transportă în părțile lor comestibile. Prin urmare, datorită consumului lor major, produsele din cereale reprezintă sursele principale de expunere a oamenilor la cadmiu.

Prin urmare, obiectivele prezentei lucrări sunt de a investiga efectele acestui metal greu asupra unor cereale des cultivate în țara noastră. Pentru a realiza acest lucru, au fost determinați parametrii fiziologici: rata de germinare, lungimea, masa plantulelor și activitățile unor enzime cu rol antioxidant: superoxid dismutaza, catalaza și peroxidaza.

Capitolul I. Biologia speciei Triticum aestivum

I.1. Noțiuni generale

I.1.1. Istoric

Ca plantă cultivată, grâul prezintă o vechime mare, folosirea lui ca aliment fiind demonstrată încă din perioada mezolitică, în Orientul Mijlociu. În renumitele peșteri de la Mount Carmel, s-au descoperit seceri cu lamă de cremene ascuțită și mâner de lemn, folosite la secerarea gramineelor. Primele vestigii de spice întregi, spiculețe, glume și boabe de grâu au fost conservate prin carbonizare, uscare sau prin acțiunea turbei. Îndepărtarea glumelor și a paleelor de pe bobul de grâu se făcea cu mare greutate datorită faptului că acestea erau groase, tari și rezistente. Cu cel puțin 3000 de ani î.e.n., egiptenii foloseau paie de grâu ca element component al cărămizilor folosite în construirea zidurilor cetății. Egiptul era o bază importantă de cultură a grâului, Alexandria fiind centrul principal de comerț.

În Europa, săpăturile au scos la iveală faptul că grâul era cultivat încă din neolitic. La noi, cultura grâului este cunoscută din timpuri străvechi. Grecia se aproviziona nu numai din Asia, ci și din părțile noastre. Acest lucru este dovedit de coloniile grecești formate pe coastele Mării Negre. Monedele cetăților Tomis și Kallatis aveau inscripționate pe ele spice de grâu, arătând legătura lor cu comerțul cu grâu, ca marfă principală.

Grâul a fost domesticit începând de la speciile sălbatice Triticum boeoticum și Triticum dicoccoides. Datorită selecției empirice, specia predominantă de cultură în Asia, Africa și Europa în perioada 6000-300 ani î.e.n. era Triticum diccocum. Încă din mileniul al 2-lea î.e.n., Triticum dicoccum, o specie de grâu cu bobul îmbrăcat, a fost înlocuit cu Triticum durum care avea bobul golaș și era mai ușor de treierat. În Europa, Triticum durum a fost înlocuit de Triticum aestivum și Triticum compactum (Ceapoiu, 1984).

I.1.2. Importanța economică

Cel mai important produs alimentar pentru om este reprezentat de cereale. 50-55% din caloriile consumate în toată lumea provin din cereale. Grâul este folosit în principal ca materie primă în fabricarea pâinii, aliment de bază pentru toată populația globului, fiind cel mai satisfăcător aliment atât economic, cât și nutritiv. El este bogat în proteine, acestea asigurând creșterea și dezvoltarea organismului, dar au și un rol biocatalitic și energetic foarte important.

Fiind recoltat devreme, grâul este un premergător bun pentru culturile de primăvară, permițând o bună lucrare a solului vara și toamna, ajutând la acumularea nitraților, la combaterea buruienilor și a paraziților. Rădăcinile fibroase sunt răspândite atât lateral, cât și în profunzime, cu rol în fixarea solului (Ceapoiu, 1984).

I.1.3. Răspândire

Răspândirea culturii grâului pe glob este influențată de climă, sol și condițiile economice. Cei mai importanți factori climatici sunt: temperatura, precipitațiile și lumina.

În ceea ce privește temperatura, a fost dovedit că unele specii de grâu de toamnă pot fi cultivate dincolo de Cercul Polar sau la sud de paralela 45°. Zonele perfecte pentru cultura grâului sunt zonele temperate de nord și cele de sud, aici fiind cele mai întinse suprafețe de grâu cu producții ridicate la hectar.

Un alt rol foarte important îl are umiditatea. Cele mai prospere producții de grâu se găsesc în zonele subaride și subumede, pe când în zonele aride și umede producțiile de grâu sunt foarte mici sau nu crește deloc. Contraindicate pentru grâu sunt temperaturile și umiditatea ridicată.

Natura solului influențează foarte mult zonele în care se poate cultiva grâul. Datorită conținutului mare de humus, cernoziomurile sunt cele mai bune zone pentru culturi reușite de grâu.

În special în țările în curs de dezvoltare, răspândirea grâului este influențată de factorii economici. Sporirea populației a fost urmată de introducerea și extinderea culturii de grâu. În România, cele mai bune rezultate date de grâu sunt în Câmpia Română, Câmpia de Vest, Câmpia Moldovei și Dobrogea (Ceapoiu, 1984).

I.2. Prezentarea plantei

I.2.1. Morfologie

Planta prezintă un sistem radicular (Fig. 1) format dintr-un număr de 3-5 rădăcini embrionare, care ajunge la o adâncime de peste 1 m, chiar 2 m. După formarea rădăcinilor embrionare, de la nodurile inferioare ale tulpinii cresc rădăcinile adventive, ce formează o rețea deasă, răspândindu-se pe 25-30 cm în jurul plantei.

Paiul de grâu este format din 5-7 internoduri, lipsite de măduvă în interior. Ultimul internod este plin cu măduvă numai la grâul tare.

Frunzele poartă urechiușe (cu peri) potrivite ca mărime și ligulă. Limbul este lanceolat, ascuțit, de cele mai multe ori neacoperit de peri, iar culoarea este verde închis.

Inflorescența grâului (Fig. 2) este un spic format dintr-un rahis și spiculețe, așezate de-o parte și de alta a acestuia. Rahisul este compus din mai multe articule lățite și ușor arcuite, la extremitatea superioară având câte un spiculeț. Spiculețul este format dintr-un ax scurt, cu două glume puternic carenate la bază și cu un vârf ascuțit, uneori prelungit cu o aristă. Între cele două glume se găsesc 2-5 flori. Învelișul floral este format din două palei: cea inferioară fiind aristată sau nearistată, iar cea superioară membranoasă, nearistată. Organele sexuale se află între cele două palei: androceul și gineceul. Lodiculele se găsesc la baza gineceului și spre paleea inferioară. La grâu, deschiderea florii se face de la mijlocului spicului înaintând treptat spre ambele extremități. În momentul în care organele sexuale ajung la maturitate, paleea inferioară se îndepărtează de cea superioară datorită presiunii celor două lodicule.

Deschiderea florii duce la creșterea și desfacerea stigmatului. Datorită creșterii rapide a filamentelor, anterele ies afară din palei. Florile se deschid mai mult dimineața, rămânând deschise, de cele mai multe ori, 3-5 minute.

Fructul grâului este o cariopsă, de culoare galbenă-deschisă.

Radicula întrece în creștere mugurașul în condiții normale de germinare, existând cazuri în care mugurașul apare înaintea radiculei. Umiditatea are o influență foarte mare asupra creșterii acestor două părți ale embrionului. În caz de umiditate ridicată, radicula crește mai încet decât mugurașul.

La început, după răsărire, plăntuța crește rapid în înălțime. După ceva timp, creșterea în înălțime se reduce și planta începe a înfrăți. Factorii care influențează adâncimea la care se formează nodul de înfrățire sunt importanți, mai ales la grâul de toamnă, deoarece rezistența acestuia la iernat depinde de formarea unui nod de înfrățire adânc. Iluminarea plantelor un timp mai lung duce la formarea unui nod de înfrățire adânc, pe când la lumină slabă nodul de înfrățire se formează superficial. Temperatura scăzută încetinește creșterea, ducând la formarea unui nod de înfrățire adânc. Densitatea redusă a plantelor pe unitatea de suprafață face ca nodul de înfrățire să se formeze adânc.

Formarea paiului reprezintă faza de vegetație în care intră numai plantele trecute prin stadiul de iarovizare. În țara noastră, soiurile de grâu de toamnă cultivate prezintă o perioadă de iarovizare care variază ca durată.

Bobul de grâu (Fig. 3) are o formă mai mult sau mai puțin ovoidală. Partea apicală poate fi turtită sau rotunjită, acoperită cu un smoc de perișori, iar partea bazală este rotunjită, prezentând o teșitură oblică în zona embrionului și un hil, care reprezintă cicatricea rămasă în urma desprinderii de pe axa spiculețului. Partea dorsală este bombată, iar partea ventrală este ușor aplatizată, având un șanț longitudinal cu lungime și adâncime care variază. Lungimea bobului este cuprinsă între 4,0 și 12,0 mm, iar grosimea între 1,5 și 4,0 mm.

Într-o secțiune longitudinală a bobului de grâu (Fig. 4) putem observa următoarele elemente componente: pericarp, tegumentul seminal, stratul nuclear, stratul aleuronic, endospermul și embrionul. Pericarpul este învelișul propriu-zis al seminței, provine din peretele ovarului și are următoarele straturi: cuticula epicarpului, mezocarpul și endocarp. Tegumentul seminal este foarte subțire, format din două integumente, cel intern adesea fiind colorat în galben, brun sau roșu. Stratul nuclear este greu de observat; între tegumentul seminal și stratul nuclear se află o membrană semipermeabilă lipoproteică ce are rolul de a împiedica pierderea materialului nutritiv din endosperm și pătrunderea paraziților. Stratul aleuronic are un singur strat de celule mari, pătrate, cu pereți groși care în interior au granule de aleuronă bogate în proteine, fosfoproteine, lipide și enzime hidrolitice. Endospermul reprezintă partea centrală a bobului și este format din celule pline cu grăuncioare de amidon. Embrionul este așezat în plan median la baza cariopsei, prezentând un singur cotiledon. Denumirea de scutellum a cotiledonului vine de la faptul că acesta are forma unui scut. Cotiledonul este format din celule uniforme, exceptând celulele apropiate endospermului care sunt alungite, au vârful orientat spre endosperm și sunt strâns lipite de acesta, formând epiteliul. Vârful vegetativ al mugurelui terminal se află în extremitatea superioară a scutișorului. Hrana necesară germinării embrionului, dar și digestia materiilor de rezervă din endosperm este realizată de acest scut. Epiblastul este așezat în fața embrionului și este format dintr-un strat îngust de celule, constituind un cotiledon vestigial. Plantula se găsește între scutișor și epiblast într-o formă rudimentară și este formată din radiculă, tigelă și gemulă. Din ea se va dezvolta viitoarea plantă (Ceapoiu, 1984).

I.2.2. Sistematică.

Grâul aparține familiei Graminaceae, genul Triticum. Speciile importante ce aparțin genului Triticum sunt în număr de 20 (Zamfirescu, 1956):

Triticum aegilopoides (Link.), Bal., este o specie sălbatică cu un singur bob, răspândită în Asia Mică. Bobul, restrâns în palee, este ferit de atacul păsărilor, iar spiculețele ajunse la maturitate au glumele terminate ascuțit și carena pronunțată. Această specie nu este rezistentă la boli, fiind atacată în special de făinare, rugina brună și rugina galbenă.

Triticum urarthu Thum. este tot o specie de grâu sălbatic, care însă prezintă un dinte slab pronunțat la terminația superioară a carenei glumei. În plus, frunzele sunt acoperite cu perișori de culoare verde-deschis. Bolile care atacă specia sunt rugina galbenă și mai puțin rugina brună și cea neagră.

Triticum monoccocum L. prezintă un pai mai înalt și un spic mai lung și mai lat. Spiculețele au un singur bob, iar spicul este mai puțin fragil decât cel de la formele sălbatice. Formele de Triticum monoccocum sunt mai rezistente la boli decât cele sălbatice, însă există cazuri în care sunt și acestea atacate de rugină și făinare.

Triticum dicoccoides Kӧrn. este grâul de toamnă cu două boabe în spiculeț, spicul este lax, mare, care se desface în bucăți înainte de maturitate. Spiculețul este lung, carena glumei aripată, rahisul lung cu perișori pe margini, iar „potcoava” se poate observa la capăt. Se treieră destul de greu, iar boabele au un conținut mare de proteine.

Triticum chaldicum Men. este grâul de toamnă cu noduri și frunze păroase, spic alungit, îngustat și fragil la coacere. Pe segmentele rahisului sunt prezenți perișori.

Triticum timopheevi Zhuk. este grâul de primăvară cu frunze prevăzute cu peri tari și numeroși, spicul aristat, cariopsa alungită cu calități de panificație superioare. Are o imunitate mare la rugină, fiind folosit în lucrări de selecție din mai multe țări.

Triticum dicoccum Schubl. este un grâu înalt, cu spic aristat acoperit de un strat ceros, și nu are „potcoavă”. Este una din cele mai vechi cereale aflate în cultură.

Triticum palaeocolchicum Men. este un grâu cu spicul fragil, adaptat la condițiile din Georgia de vest. Prezintă o cultură veche, cunoscută încă din epoca neolitică. Are un spic fusiform, comprimat lateral, spiculețele sunt multiflore, însă nu posedă însușiri prețioase practice.

Triticum cartlicum Nevski, grâul cu glume aristate, rahis subțire, bob golaș, spic nefragil, în Georgia ocupând locul al doilea după grâul comun.

Triticum durum Desf. este o specie de grâu ce urmează grâul comun în ceea ce privește importanța sa. Este caracteristic zonei de stepă, spicul este lung, dens, acoperit cu palei, aristele sunt paralele cu spicul, bobul este alungit cu un smoc de păr slab vizibil la vârf. În secțiune transversală, bobul de grâu are o formă unghiulară. Internodul superior este plin cu măduvă, iar restul paiului este gol.

Triticum orientale Perc. este o specie ce s-a adaptat la condițiile de irigare, caracterizându-se prin plante înalte cu frunze, spic și boabe lungi. Nu este folosită la hibridări deoarece este pe cale de dispariție.

Triticum turgidum L. este grâul cu glume scurte și umflate ce ajung până la jumătatea paleelor. Are o productivitate mare, fără a avea bune însușiri pentru panificație.

Triticum polonicum L. este o specie de climă caldă și uscată cu spiculețe lungi, glume pergamentoase și boabe lungi.

Triticum macha Dek. Et Men. este o specie cultivată în regiunile muntoase, rahisul spicului este fragil și se frânge înainte de coacere, spiculețele sunt îmbrăcate în pleve, iar aristele sunt scurte și puternic dințate. Datorită faptului că prezintă o sensibilitate mare la rugină și la făinare nu prezintă un interes economic ridicat.

Triticum spelta L. este grâul cu spic lax, rahisul fragil și bobul îmbrăcat. De obicei, linia de ruptură la speciile cu rahisul fragil apare la partea inferioară, însă la această specie, linia de ruptură apare la partea superioară.

Triticum vavilovi (Thum). Iakubz. este un grâu ramificat, speltoid, ramificarea nu se limitează numai la partea inferioară a spicului, ci se produce pe toată lungimea acestuia. Frunzele sunt într-un număr redus, acoperite de un strat ceros. Bobul este făinos, iar paiul este tare. Formele acestei specii sunt slab rezistente la ger și sensibile la atacul ruginii.

Triticum sphaerococcum Perc. este o specie de grâu cu paiul tare ce se îndoaie greu, frunza este scurtă și lată, iar bobul este mic, rotund și sticlos. Spicul este scurt și dens, cu ariste mici. Caracteristica principală a acestei specii este rezistența ridicată la cădere.

Triticum amplissifolium Zhuk. este o specie de primăvară, cultivată în China de mijloc, cu o sensibilitate ridicată la făinare. Frunza este lată, spicul inflat, spiculețele au 5-6 flori, iar bobul este aproape rotund.

Triticum compactum Host. este o specie de grâu foarte asemănătoare cu grâul de primăvară, singura diferență fiind spicul scurt și foarte dens.

Triticum vulgare Host. este specia comună de grâu ce se cultivă pe suprafețe întinse de pe toate continentele. Prezintă o mare diversitate de forme, fiind o specie relativ nouă. Până în prezent se cunosc aproximativ 4000 de soiuri de scurtă durată, deoarece ele sunt înlocuite de altele mai bune și mai bine adaptate la condițiile de mediu. Grâul comun se caracterizează printr-un spic lax, bobul cu un smoc vizibil de peri, paiul gol, iar spiculețele cu 3-5 flori din care numai 3 formează bob.

Dintre toate speciile de grâu, cele mai importante sunt Triticum aestivum ssp. vulgare (grâul comun) și Triticum durum (grâul durum).

Grâul comun (Fig. 5) este cea mai răspândită specie de pe glob, 90% din suprafața mondială semănată fiind ocupată de acesta. Boabele se utilizează în principal la fabricarea pâinii, de aici și denumirea de „ grâu de pâine”. Cuprinde un număr mare de soiuri, cu forme atât de primăvară cât și de toamnă. Grâul comun prezintă spice aristate sau nearistate, cu densitate diferită în funcție de soi și cu mai multe flori în spiculețe. La descrierea soiurilor se iau în considerare caracteristicile glumelor, rahisul nu se rupe la treierat, iar paiul este, de obicei, gol în interior. Bobul are o formă oval-alungită, aproximativ rotundă în secțiune, de culoare roșie sau albă. Varietățile grâului comun se diferențiază după particularitățile morfologice ale spicului matur (prezența aristelor, culoarea lor, pubescența glumelor, etc.).

Grâul dur se situează pe locul al doilea ca importanță după grâul comun. Boabele acestei specii se folosesc în prepararea pastelor făinoase. Este un grâu caracteristic de stepă, cuprinzând și forme de primăvară și de toamnă. Paiul este plin cu măduvă în partea superioară, spicul este scurt (4-10 cm), pătratic în secțiune transversală, este întotdeauna aristat, cu aristele mai lungi decât spicul și paralele cu acestea. Glumele sunt groase, carenate, gălbui, rahisul este flexibil, iar un spiculeț prezintă 5-7 flori. Bobul este mai lung decât cel al grâului comun, mai sticlos, alb, bogat în substanțe proteice. Grâul dur cuprinde mai multe varietăți, care se deosebesc după pubescența și culoarea spicelor, culoarea aristelor și boabelor (Kӧrnicke, 1885).

În ultimele decenii, originea speciilor de grâu a fost discutată destul de mult. Pentru a stabili filogenia speciei, cercetătorii au folosit diferite metode. O primă metodă luată în vedere a fost reprezentată de caracterele morfologice. Astfel, s-au stabilit două tipuri: grânele adevărate, adică acelea cu bobul golaș și rahisul spicului nefragil (Tr. vulgare, Tr. compactum, Tr. durum, Tr. turgidum, Tr. polonicum, Tr. persicum) și grânele neadevărate, adică acelea cu bobul îmbrăcat și rahisul spicului fragil (Tr. spelta, Tr. dicoccum, Tr. monococcum). Dar această metodă nu este destul de satisfăcătoare.

O contribuție însemnată la lămurirea problemei filogeniei speciei este adusă de Zade care folosește metoda serologică. Această metodă se bazează pe stabilirea gradului de rudenie dintre proteinele diferitelor specii de grâu (Ceapoiu, 1984).

I.2.3. Compoziția chimică

Tabel 1. Compoziția chimică a grâului (Zamfirescu, 1956)

Compoziția chimică (Tabel 1) a grâului variază în funcție de mai mulți factori: solul, temperatura, umiditatea, starea de sănătate a plantei, etc.

Apa este prezentă în cantitate de 12-15% și poate fi în stare liberă sau fixată de particulele coloidale. Procesul de panificație este influențat de raportul dintre apa liberă și cea fixată.

Substanțele proteice se găsesc în proporție de 12,1 până la 16,8%, constituind partea cea mai importantă sub aspectul valorii nutritive. La grâul românesc, conținutul proteic poate ajunge până la 20,34%, iar la cel sovietic până la 24%. Clima, solul și agrotehnica aplicată influențează foarte mult conținutul proteic. De obicei, grânele din regiunile uscate și călduroase sunt mai bogate în substanțe proteice decât cele din regiunile umede și reci. Conținutul proteic este influențat și de cantitatea de azot prezentă în sol. Astfel, grâul din solurile sărace în azot are proteină mai puțină decât cele din solurile bogate în azot.

Extractivele neazotate reprezintă proporția cea mai mare în bobul de grâu, oscilând între 61 și 75,8%. Ele sunt formate în principal din amidon (mai mult de 90%) și mici cantități de zahăr și dextrină.

Grăsimile, datorită faptului că pot râncezi ușor, alterează calitățile organoleptice ale făinurilor. Făina albă se conservă mult mai bine decât cea integrală datorită faptului că aceasta nu conține părți de embrion sau învelișul bobului.

Celuloza este localizată în cea mai mare parte în părțile periferice (tegumentul seminal și pericarp) într-o cantitate de 1,9-2,5%.

Substanțele minerale se găsesc în proporție de 1,5-2,3%, fiind reprezentate de fosfor, potasiu, magneziu, fier, flor, compuși ai clorului, sodiului, etc. Făina integrală este mai bogată în substanțe minerale, deoarece aceasta se află în părțile periferice ale bobului de grâu. În condiții de nutriție minerală, conținutul bobului în substanțe minerale se îmbunătățește.

Compoziția chimică în ansamblu a boabelor de grâu determină valoarea lor nutritivă. Pentru a caracteriza valoarea nutritivă, este important să ne concentrăm pe valoarea biologică a proteinelor, deoarece cerealele contribuie cu aproximativ 60% la necesarul de proteine al omenirii.

Din cauza faptului că proteinele conțin toți aminoacizii esențiali (acizi pe care organismul uman nu îi poate sintetiza), valoarea lor este mare (Ceapoiu, 1984).

I.2.4. Citologia grâului

De la un organ la altul, celulele somatice ale grâului diferă ca formă, mărime și funcție, însă au aceeași structură și organizare. O celulă somatică este formată din perete celular, la exterior, impregnat cu hemiceluloză și lignină. Lipită de peretele celular se află membrana citoplasmatică care are o structură lamelară de natură lipido-proteică. La interior găsim citoplasma, un lichid vâscos, incolor, nemiscibil cu apa. În citoplasmă sunt incluse diferite organite celulare: nucleu, plastide, mitocondrii, ribozomii, reticulul endoplasmatic.
Mitoza se produce în țesuturile embrionare ale vârfurilor vegetative ale grâului. Aceasta cuprinde cariochineza (diviziunea nucleului) și citochineza (diviziunea citoplasmei). Diviziunea celulelor somatice are 5 faze: interfaza, profaza, metafaza, anafaza și telofaza. În interfază, nucleul este voluminos, prezentând o structură slab organizată. Cromozomii nu pot fi identificați deoarece sunt slab condensați. Nucleolul și cromocentrele sunt singurele corpuscule vizibile. În profază apar cromozomii alcătuiți din două cromatide legate la nivelul constricției mediane a cromozomului prin centromer. Membrana nucleară se resoarbe la sfârșitul profazei. În metafază, cromozomii se scurtează mult, se condensează și se concentrează în regiunea ecuatorială a celulei, formând placa ecuatorială. Fusul de diviziune se formează în profază și în cursul metafazei, fiind alcătuit din filamente citoplasmatice ce se întind de la placa ecuatorială spre poli. Tot aici are loc și dizolvarea nucleolului. În anafază, cromozomii sunt scurtați la maxim, cromatidele fiecărui cromozom se despart, iar centromerul se divide în două. În acest mod, cromatidele se transformă în cromozomi, care se deplasează pe filamentele fusului nuclear spre polii opuși ai celulei, centromerul dirijând această mișcare. Telofaza este constituită din gruparea cromozomilor la poli. Tot acum fusul nuclear se dizolvă, are loc reorganizarea nucleolului și formarea membranei nucleare.

Meioza este un tip de diviziune în care are loc o reducere la jumătate a numărului de cromozomi. Aceasta constă în două diviziuni succesive, denumite meioza I și meioza II, în urma cărora o celulă diploidă dă naștere la patru celule haploide. Meioza I este caracterizată prin reducerea numărului de cromozomi la jumătate și prezintă următoarele faze: profaza, metafaza, anafaza și telofaza. Meioza II are loc în cele două celule haploide care au rezultat în urma meiozei I (Ceapoiu, 1984).

I.3. Tehnica culturii

I.3.1. Cerințele grâului

Exigențele grâului de toamnă comun pentru condițiile din țara noastră față de temperatură sunt :

Germinarea: temperatura minimă: 4-5ș C, temperatură optimă: 23-25șC, temperatură maximă: 30-35șC;

Răsărirea: temperatura optimă: 15-20ș C;

Înfrățirea: temperatura optimă: 8-10ș C;

Împăierea: în prima etapă: 8-12ș C, în a doua etapă: 15-18ș C;

Înspicarea: temperatura optimă: 16-20ș C;

Înflorirea: temperatura optimă în cursul nopții: 11-12ș C, iar în timpul zilei: 18-22ș C.

Rezistența la iernare reprezintă rezistența grâului de toamnă la acțiunea nefavorabilă a unor factori externi din timpul iernii.

Temperatura scăzută este factorul ce produce cele mai mari pagube grâului. În țara noastră, grâul trecut de prima fază de călire poate rezista la temperaturi cuprinse între 12-15ș C, pe când cel trecut de ambele faze rezistă la temperaturi cuprinse între -21 și -23ș C. Temperatura minimă din sol, la nivelul nodurilor de înfrățire este foarte importantă pentru supraviețuirea grâului peste iarnă.

Fenomenul de dezrădăcinare a plantelor rezultă din alternanța înghețului din timpul nopții cu dezghețul din timpul zilei, provocând umflarea și dezumflarea repetată a solului și ruperea rădăcinilor. În primele zile însorite și călduroase, partea aeriană a plantei se usucă.

Rezistența la ger este sporită și de înghețarea solului pe toată adâncimea de pătrundere a rădăcinilor, deoarece în plantă se menține o stare fiziologică constantă și omogenă.

Un strat gros de zăpadă dăunează grâului atunci când iernile sunt calde, iar solul este neînghețat. Lipsa oxigenului și consumul ridicat de zaharuri prin respirație, care nu mai pot fi înlocuite prin fotosinteză datorită absenței luminii, produc pagube mari.

O altă cauză care duce la moartea plantelor este asfixierea sub apă. Are loc primăvara, în urma topirii bruște a zăpezii. Plantele mor datorită lipsei oxigenului, dar și din cauza atacului unor paraziți. Apare și fenomenul de putrezire a plantelor numit clocire.

Cele mai întinse suprafețe din zonele de stepă și silvostepă sunt ocupate cu grâu. Chiar dacă grâul este mult mai rezistent la secetă decât multe alte plante, el are nevoie de cantități însemnate de apă pentru creștere și dezvoltare.

Cea mai mare cantitate de precipitații este necesară în faza împăierii, datorită volumului mare de masă vegetativă ce se formează. În ordine descrescătoare urmează: înspicarea, umplerea bobului, înfrățirea și coacerea în lapte.

Luminozitatea ridicată duce la obținerea unor producții mari și de calitate superioară. Lumina abundentă sporește rezistența la cădere a grâului.

Stresul nutritiv este răspunsul plantei la deficiența unui element nutritiv. Există două tipuri de elemente: macroelemente (azot, fosfor, potasiu, calciu, magneziu și sulf) și microelemente (fier, mangan, bor, zinc, molibden, cupru și aluminiu).

Azotul este cel mai important element pentru nutriția plantelor. El intră în compoziția tuturor acizilor aminici, este constituentul de bază al proteinelor din grâu (prolaminele, gluteinele, albuminele, globulinele), ajută la formarea heteroproteidelor, dar și la alcătuirea enzimelor. Nevoile grâului de azot sunt prezente în toate fazele de vegetație, de la semănat până la maturitate. Cantități normale de azot din sol duc la creșterea rapidă a organelor plantei, la apariția culorii verde-închis și la aspectul sănătos. Aprovizionarea insuficientă cu azot duce la încetinirea creșterii prin tulburarea diviziunii celulare și reducerea înfrățirii. Dacă pe tot parcursul vegetației nivelul de azot este scăzut, plantele rămân mici, îngălbenite, iar recolta de boabe este redusă semnificativ. Excesul îngrășămintelor cu azot duce la creșterea exagerată a plantelor, colorarea lor în verde închis spre albastru, acumularea unor cantități ridicate de apă în țesuturi și slăbirea elementelor de susținere a tulpinii.

Fosforul are un rol important în procesele vitale ale plantelor și este indispensabil în toate fazele de vegetație deoarece ia parte la procesul de diviziune celulară. Fosforul echilibrează unele efecte nefavorabile are azotului: sporește rezistența la boli, crește rezistența la iernare, la secetă, etc.

Potasiul este prezent în abundență în meristeme. Acesta activează procesul de fotosinteză și menține un echilibru stabil între hidrații de carbon și proteine. În cantități mici, potasiul împiedică creșterea tulpinii, slăbește rezistența ei, vârful și marginile frunzelor se îngălbenesc, apoi se usucă.

Calciul activează diviziunea mitotică, formarea țesuturilor și are un rol important în determinarea structurii membranelor celulare. Deci, calciul previne stresul termic și hidric. Lipsa acestuia duce la răsucirea spre vârf a frunzelor, moartea rădăcinilor adventive de la primul nod și împiedicarea formării boabelor de grâu.

Magneziul are un rol dominant în procesul de fotosinteză deoarece este componentul principal al clorofilei. Se găsește în cantități mari în frunze, fiind mai mobil decât calciul. Carența de magneziu duce la cloroza frunzelor bătrâne mai întâi, apoi se extinde și la restul.

Sulful formează unii acizi aminici, iar carența de sulf încetinește creșterea plantelor.

Fierul este un microelement al cărui rol principal este în procesul de respirație. Deficitul de fier duce la colorarea striațiilor dintre nervurile frunzelor în galben și în final duce la îngălbenirea întregii frunze.

Manganul are rol în activarea fotosintezei și a respirației, iar carența de mangan duce la dezorganizarea cloroplastelor și apariția unor pete necrotice albe pe frunzele bătrâne.

Borul ajută la reproducere prin formarea grăuncioarelor de polen, germinarea acestora, formarea ovulelor și fecundația. Deficitul de bor duce la atrofierea anterelor și a ovulelor.

Zincul, în principal, activează procesul de formare a hormonilor de creștere. Carența de zinc se evidențiază prin sistarea creșterii plantei.

Molibdenul are rol important în procesul de fixare a azotului.

Cuprul intră în componența a numeroase enzime ce catalizează oxidarea directă a unor produse celulare. Lipsa cuprului duce la răsucirea și cloroza frunzelor, dar și la încetarea creșterii spicelor.

Aluminiul este un factor limitativ al dezvoltării grâului pe soluri acide. Acesta împiedică transportul calciului în plantă, iar soiurile sensibile la aluminiu își reduc sistemul radicular (Ceapoiu, 1984).

I.3.2. Repausul seminal. Germinarea

La puțin timp după recoltare, boabele de grâu nu germinează deloc. Repausul seminal este perioada în care semințele au o rezistență la germinare. Această perioadă variază de la câteva zile, până la câteva săptămâni. Factorii implicați în repausul seminal sunt factori interni (însușirile fiziologice, biochimice și anatomice ale embrionului, culoarea boabelor), dar și factori externi (temperatura, umiditatea, etc.).

Germinarea bobului de grâu (Fig. 6) are loc în condiții favorabile de umiditate, temperatură și aer. Atât prin hil, cât și prin părțile mai subțiri are pericarpului și ale tegumentului seminal are loc trecerea apei și a oxigenului dizolvat. Odată cu stabilizarea protoplasmei, enzimele ce transformă substanțele chimice complexe în substanțe simple intră în acțiune. Astfel, se creează condiții bune pentru procesele de respirație, digestie și asimilare a embrionului. Temperatura optimă necesară germinării variază în funcție de specie, oxigenul este indispensabil acestui proces, iar germinarea are loc atât la lumină, cât și la întuneric. Ca sursă de hrană și energie, embrionul folosește în principal substanțele ușor solubile din propriile sale țesuturi. Însă acestea nu sunt suficiente și de aceea este necesar să se recurgă la substanțele de rezervă (amidonul și proteinele) din endosperm. Celulele epiteliale ale scutului secretă enzime ce dizolvă pereții celulelor endospermului (citaza), ce transformă amidonul în maltoză și zaharoză (amilaza) și care transformă maltoza în glucoză și levuloză (maltaza). În urma acestor procese rezultă un lichid lăptos ce este transferat în țesuturile embrionului.

Teaca mare a rădăcinii este primul element ce determină germinația. În urma umflării acesteia se produce o crăpătură în pericarp ce lasă vizibilă plumula. Odată ce coleoriza s-a mărit, este străpunsă de rădăcina primară. La scurt timp, apare și prima pereche de rădăcini laterale care ies din părțile laterale ale hipocotilului, la nivelul epiblastului. A doua pereche de rădăcini laterale apare după 1-2 zile, deasupra primei perechi. Numărul maxim de rădăcini este 6 (8 în mod excepțional). Pe toată lungimea lor, rădăcinile sunt subțiri și la fel de groase. Acestea prezintă perișori fini, în număr mare cu rol în absorbția apei și a sărurilor minerale din sol. Piloriza acoperă vârful rădăcinilor și se reînnoiește mereu odată cu pătrunderea mai adâncă în sol a rădăcinilor. În Fig. 7 sunt ilustrate etapele germinării bobului de grâu.

Odată cu creșterea rădăcinilor seminale are loc și creșterea tigelei. În embrion ea este scurtă, alcătuită din hipocotil și epicotil. Epicotilul prezintă mai multe noduri cu câte o frunzuliță și internoduri foarte scurte. Când începe procesul de germinație, partea inferioară a epicotilului începe să se alungească, împingând la suprafață nodurile superioare și vârful vegetativ.

În condiții normale, grâul răsare după 4-6 zile, coleoptilul fiind primul organ ce apare la suprafața solului. Rolul său principal este de a proteja frunzele tinere ale mugurelui terminat la pătrunderea prin sol. La puțin timp după ieșirea coleoptilului, prin porul acestuia apare prima frunză. O singură frunză iese din fiecare nod, dispoziția acestora fiind alternă.

În primele faze de creștere, rădăcinile seminale au rolul de a alimenta plantula cu apă și săruri minerale. Odată ce rădăcinile embrionare nu își mai îndeplinesc rolul, sunt înlocuite de rădăcinile adventive, care au funcția de a ancora planta de sol, de a o menține erectă și de a o aproviziona cu apă și săruri minerale. Acestea apar aproape de suprafața solului din nodurile tulpinii.

Din nodul de înfrățire al tulpinii primare iese prima pereche de rădăcini adventive, din al doilea nod iese a doua pereche, iar următoarele perechi apar din nodurile superioare primelor două. Datorită faptului ca internodurile sunt foarte scurte, se creează impresia că toate rădăcinile pleacă din același punct.

Primele rădăcini adventive nu sunt ramificate. Cele care apar mai târziu se ramifică abundent, împânzind solul atât lateral cât și în profunzime (Ceapoiu, 1984).

I.3.3. Sămânța. Semănatul

Pentru semănat, sămânța trebuie să aparțină soiului recomandat în zonă și să îndeplinească anumite condițiile pentru a da o plantă bună. Este cunoscut faptul că atât pe învelișul seminței, cât și în interiorul acesteia se găsesc agenții patogeni ai diferitelor boli ce provoacă daune deosebit de mari producției. Pe învelișul boabelor se găsesc spori ai speciilor de Tilletia ce produce mălura comună, de Fusarium ce produce furioza, iar în interiorul bobului, ca rezultat al infecțiilor din timpul înfloritului, se află germeni ai tăciunelui zburător.

Agenții infecțioși de pe semințe trec din stadiul de repaus la viața activă în procesul de germinație și de creștere al plantulei, provocând moartea acesteia. Semințele se tratează obligatoriu înainte de semănat, pentru a combate atacul de boli și dăunători, cu diferite substanțe fungicide sau insectofungicide. În țara noastră, cel mai utilizat preparat este Criptodinul, un fungicid pe bază de clorură etil-mercurică. Indiferent de preparatul folosit, tratamentul trebuie aplicat numai cu 2-3 zile înaintea semănatului; dacă intervalul este mai mare, capacitatea germinativă a semințelor poate fi afectată.

Semănatul grâului de toamnă trebuie sa înceapă, în general, când temperatura medie a aerului este cuprinsă între 13-15ș C și să se termine când temperatura scade la 9ș C. Timp de 40-50 de zile, plantele de grâu trebuie să vegeteze la temperaturi mai mari de +5ș C, înainte de a intra în iarnă. Acestea trebuie să își dezvolte puternic rădăcinile embrionare, să depoziteze cantități ridicate de zaharuri atât în nodul de înfrățire, cât și în frunze și să formeze 2-3 frați pentru a trece cu bine de condițiile nefavorabile din timpul iernii.

Dacă grâul de toamnă se seamănă după perioada optimă, apare o scădere importantă a producției, deoarece plantele nu își mai parcurg procesul normal de călire, a formării nodului de înfrățire și de a-și acumula elementele nutritive.

Efecte negative prezintă și semănatul înainte de perioada optimă. În toamnele călduroase, plantele sunt atacate de afide, muștele cerealelor sau făinare, ele devin sensibile la iernare datorită faptului că se dezvoltă vegetativ prea mult în toamnă, iar stagnarea creșterii plantelor din primăvară este dată de tulburările fiziologice cauzate de temperatură.

În condiții de umiditate normale, adâncimea la care trebuie semănat grâul este de 4-5 cm. Atunci când stratul umed al solului este mai coborât sau patul germinativ este mai uscat, condițiile de mai sus pot fi neglijate (Ceapoiu, 1984).

I.3.4. Lucrările solului. Rotația culturii

În urma lucrărilor solului trebuie să se asigure acumularea și păstrarea cantității de apă din precipitații, o cantitate ridicată de nitrați, sol afânat și combaterea dăunătorilor, a bolilor și a buruienilor. Aratul este lucrarea de bază după recoltarea plantelor premergătoare grâului. Cele mai importante aspecte la această lucrare sunt: data efectuării și adâncimea.

Aratul trebuie efectuat imediat după recoltarea plantelor timpurii, deoarece după descoperirea terenului în urma recoltării, pierderile de apă din sol se intensifică. În plus, întârzierea acestei lucrări împiedică acumularea cantității potrivite de nitrați (Staicu, 1938), de fosfor, de potasiu mobil (Pintilie, 1971) și de apă. Grăparea arăturii de vară se face cu grapa stelată care nivelează solul, reducând astfel suprafața de evaporare a apei.

Adâncimea arăturii trebuie corelată cu umiditatea solului și adâncimea arăturii plantei premergătoare.

Plantele premergătoare grâului de toamnă trebuie să îndeplinească următoarele condiții: să elibereze terenul cât mai devreme în vară, să lase terenul curat de buruieni și cu un conținut ridicat de substanță organică. În țara noastră, plantele premergătoare grâului se pot grupa în două categorii: plante ce sunt recoltate în prima parte a verii și plante recoltate în a doua jumătate a verii.

Mazărea este una din cele mai bune plante premergătoare grâului datorită faptului că aceasta lasă solul bogat în azot, fără buruieni, afânat și de o umiditate excelentă. Rapița de toamnă este o plantă premergătoare pentru grâu la fel de bună precum mazărea, deoarece în urma recoltării solul rămâne umed, „dospit”, fără buruieni și cu o cantitate ridicată de substanță organică. Alte plante timpurii bune pentru cultura grâului sunt: fasolea, cânepa pentru fibre, inul pentru ulei, cartoful, soia, floarea-soarelui, etc. (Ceapoiu, 1984).

I.3.5. Îngrășăminte

Grâul consumă cantități mici de elemente nutritive în vederea realizării recoltei. Aproximativ 70% din azot și 66% din fosfor asimilate de plante din sol sunt depozitate în sămânță, iar 70% din potasiu se află în producția auxiliară.

Datorită faptului că sistemul radicular al grâului explorează un volum mai redus de sol și prezintă o putere mai mică de absorbție, grâul este foarte pretențios față de îngrășăminte, chiar dacă are un consum redus de substanțe nutritive.

Chiar dacă perioada de vegetație a grâului este mare, acesta absoarbe elementele nutritive într-un timp scurt. Pentru a obține recolte mari, cerințele nutritive nu pot fi satisfăcute numai din sol, oricât de fertil ar fi acesta.

O măsură necesară pentru cultura de grâu o reprezintă aplicarea îngrășămintelor cu azot primăvara timpuriu pentru a completa rezervele solului. Formarea rădăcinilor, răsărirea și înfrățirea din timpul toamnei determină un consum ridicat de elemente nutritive. O aprovizionare bună a plantelor cu principalele substanțe nutritive este necesară pentru parcurgerea normală a perioadei de iarnă, aceasta favorizând diferitele procese fiziologice.

Primele îngrășăminte folosite în România au fost cele fosfatice. Dar, odată cu dezvoltarea industriei îngrășămintelor, a început folosirea intensă a îngrășămintelor cu azot. Sporurile obținute prin aplicarea acestor îngrășăminte creșteau într-un timp lent, fiind astfel evidențiată necesitatea îngrășămintelor cu potasiu. Potasiul are un efect pozitiv în special pe solurile acide, erodate, dar și în condiții de irigare.

Diferențierea dozelor de îngrășăminte în funcție de planta premergătoare este necesară datorită faptului ca unele specii contribuie la scăderea fertilității solului prin consumul ridicat de elemente nutritive, pe când altele prin procese de fixare biologică a azotului sporesc fertilitatea.

Tipul de sol este foarte important în ceea ce privește diferențierea dozelor de îngrășăminte.

Folosirea gunoiului de grajd și a resturilor vegetale rămâne ce mai eficientă măsură în vederea asigurării unui bilanț pozitiv al elementelor nutritive. Chiar dacă depozitarea, transportul și administrarea gunoiului de grajd necesită un volum mare de muncă, nu trebuie să se uite faptul că acesta are o valoare deosebită.

Chiar dacă conține o cantitate mare de substanțe nutritive, gunoiul proaspăt nu este indicat să se aplice direct la cultura grâului, deoarece există un risc mai mare de a infesta solul cu semințe de buruieni.

În urma experiențelor efectuate, s-a demonstrat că sporuri mari de recoltă se realizează în urma folosirii îngrășămintelor cu azot. În substanța organică se găsește înmagazinată peste 90% din rezerva de azot a solului.

Epoca de aplicare a îngrășămintelor cu azot are o importanță deosebită (Ceapoiu, 1984).

I.3.6. Recoltarea

Recoltarea grâului este un proces care include și transportul recoltei la bazele de recepționare, dar și eliberarea terenului pentru a trece la arătura de vară. La grâu, recoltarea se practică în două moduri: direct și divizat.

Recoltarea directă se face cu ajutorul combinei, un utilaj agricol care execută secerarea plantelor, treierarea și strângerea boabelor. Pentru a putea folosi combina se cere îndeplinirea următoarelor condiții: cultura să fie în faza de coacere deplină, cultura să fie cât mai puțin îmburuienată, plantele să nu fie căzute, iar vremea să fie însorită. Umiditatea boabelor trebuie să fie în jur de 14%, deoarece pierderile la recoltarea cu combina sunt mai mici (2,5-3%) (Toma, 1975), iar păstrarea boabelor nu prezintă dificultăți.

Recoltarea divizată se realizează în condiții nefavorabile, cum ar fi: zone umede, ani ploioși, culturi îmburuienate excesiv sau coacerea neuniformă. Acest tip de recoltare are două faze: secerarea plantelor în faza de coacere și treierarea lor ulterioară.

După procesul de recoltare, boabele de grâu sunt transportate la bazele de recepționare. Aici, grâul este supus la mai multe analize, cele obligatorii fiind: greutatea hectolitrică, puritatea, umiditatea și starea sanitară. Rezultatele acestor analize vor stabili măsurile care se impun în conservarea grâului.

Eliberarea terenului de paie se realizează cu ajutorul unor prese de paie care strâng paiele, le presează și le leagă în baloturi. Datorită faptului că paiele de grâu au o valoare economică deosebită, ele trebuie strânse și depozitate bine în vederea folosirii lor în industria celulozei, hrana animalelor sau ca așternut, etc. (Ceapoiu, 1984).

I.4. Boli și dăunători

Numeroase pagube ale producției plantelor agricole sunt înregistrate datorită diferitelor boli infecțioase și neinfecțioase. Agenții patogeni, în special ciupercile produc bolile infecțioase, iar diferiți factori externi provoacă boli neinfecțioase.

Virusurile, micoplasmele, bacteriile și ciupercile sunt agenții patogeni ce induc bolile infecțioase, ciupercile fiind cele care produc cele mai mari pagube. Datorită unei evoluții forțate, la cele mai importante specii de ciuperci a apărut un număr mare de rase fiziologice ce s-au format prin recombinare de gene, mutație și parasexualitate. Bolile infecțioase se combat prin metode chimice, biologice, genetice, dar și prin combinarea lor cu metode agrofitotehnice. Metodele genetice sunt cele mai eficiente, însă crearea unor soiuri rezistente pentru anumite boli poate fi foarte dificilă. Pentru a forma o strategie bună de combatere este esențial să se cunoască morfologia, biologia și ecologia agenților patogeni, dar și simptomatologia bolii.

Până în prezent sunt cunoscute 30 de viroze ale grâului. Deosebirea dintre aceste boli se face în funcție de însușirile morfologice, biochimia, serologia virusurilor, în funcție de vectorii care transmit aceste virusuri, specificitatea gazdei și simptomele bolii. Virozele grâului se manifestă astfel: piticire, dezvoltarea plantelor în formă de rozetă, cloroza mozaicată și necroza foliară. Transmiterea bolii se face cu ajutorul insectelor (afide în special) dar și de unii fungi, acarieni sau chiar de om. Cultivarea soiurilor rezistente este cea mai eficace metodă de a combate virozele.

Micoplasmele sunt bacterii datorită faptului că se înmulțesc pe medii artificiale și sunt sensibile la antibiotice, însă se deosebesc de ele deoarece prezintă o membrană fină, nu rigidă precum cea a bacteriilor. Transmiterea lor are loc cu ajutorul insectelor, prin lăstari sau fragmente de plante. Se cunoaște o singură boală cauzată de micoplasme numită îngălbenirea asterului (Aster yellows), dar nu produce pagube importante.

Bacteriile patogene pentru plante sunt organisme unicelulare care nu formează spori. Simptomele bacteriozelor sunt: cloroza și necroza frunzelor, putrezirea și deformarea plantelor, etc. Dezvoltarea bacteriilor și accentuarea simptomelor sunt favorizate de umiditatea crescută și temperatura cuprinsă între 20-25ș C. Locul de intrare a bacteriilor este prin stomate și răni, iar după stabilirea în vasele conducătoare încep să producă toxine ce declanșează boala.

Ciupercile produc majoritatea bolilor la grâu. Precum insectele, ciupercile prezintă o capacitate ridicată de înmulțire și de adaptare la condițiile de mediu. Infecțiile se manifestă prin: leziuni, pătări, producerea de rugini, putrezirea unor organe, fenomene rezultate în urma consumului de substanțe nutritive din planta-gazdă și producerea de toxine ce dereglează funcțiile fiziologice ale plantei.

Bolile neparazitare sunt reprezentate de bolile produse de variațiile extreme ale unor factori externi (temperatura, umiditatea, lumina, vântul, etc.), de deficitul elementelor nutritive sau excesul de pesticide. În cantități excesive, pesticidele produc pagube serioase culturilor de grâu, cum ar fi: ofilirea, necroza și brunificarea frunzelor, iar unele fungicide pot chiar sista germinarea semințelor. O consecință importantă a excesului de pesticide este intoxicarea plantelor cu reziduuri ce sunt dăunătoare omului și animalelor.

Condițiile ecologice din culturile de grâu influențează evoluția dăunătorilor. Datorită faptului că sistemul intensiv de cultură a grâului oferă condiții de hrană și viață ce avantajează înmulțirea excesivă a diferitelor specii de dăunători, se impune cunoașterea dăunătorilor pentru a se putea împiedica apariția lor. Exemple de dăunători ai grâului: Locusta migratoria (lăcusta migratoare), Dociostaurus maroccanus (lăcusta marocană), Gryllotalpa gryllotalpa (coropișnița), Haplothrips iritici (tripsul grâului), Macrosteles sexnotatus (cicorița grâului), etc. (Ceapoiu, 1984).

Capitolul II. Biologia speciei Secale cereale

II.1. Noțiuni generale

II.1.1. Istoric

Secara nu prezintă o vechime la fel de mare precum grâul. Prima mențiune despre secară, la greci, a fost făcută de Claudius Galluos (131-201 e.n.), care amintea de o cereală din Tracia, din care se prepara o pâine neagră și neplăcută la gust. Însă săpăturile făcute în Saxonia, Silezia au demonstrat faptul că secara era cultivată încă din secolele VII și VI î.e.n.

Luând în considerare descoperirile istorice, s-a dovedit că secara s-a răspândit din Est în Centrul și Vestul Europei. În peninsula balcanică, secara s-a răspândit mult mai târziu, abia în secolul I al erei noastre (Zamfirescu, 1956).

II.1.2. Importanța economică

Ca plantă alimentară și furajeră, secara este foarte prețioasă. Boabele de secară conțin aproximativ 11-12% substanțe proteice și 69% hidrați de carbon. Hrana de bază pentru o bună parte a populației o reprezintă pâinea din făină de secară. În plus, făina și uruiala obținute din secară reprezintă un nutreț valoros pentru animale. În hrana vacilor de lapte se folosesc tărâțele de secară ce au un conținut proteic ridicat (14-15%).

Pe lângă valoarea ei în alimentația omului și a animalelor, secara mai servește și ca materie primă pentru industria spirtului, amidonului, dextrinei și glucozei.

Paiele sunt un produs accesoriu din cultura secarei. Ele pot fi folosite la acoperirea adăposturilor, ca așternut sau la diferite împletituri: rogojini, funii, pălării.

Secara nu este pretențioasă față de climă și sol. Se dezvoltă bine pe solurile nisipoase, dând posibilitatea de a le valorifica. Dă rezultate bune în condiții de climă rece și umedă, dar și în regiuni cu umiditate scăzută. Primăvara timpuriu, înălțându-și paiul, secara combate cu ușurință buruienile. Asemenea însușiri au făcut ca secara să poată înlocui grâul și orzul în condiții nefavorabile de climă și sol.

II.1.3. Răspândire

Suprafața cultivată cu secară, înaintea celui de-al doilea război mondial, era de aproximativ 43 de milioane de hectare, iar Uniunii Sovietice îi revenea 53% din această suprafață. În Europa centrală, Germania în special, secara predomină pe solurile nisipoase și în părțile muntoase (Zamfirescu, 1956).

II.2. Prezentarea plantei

II.2.1. Morfologie

Secara este o plantă anuală, ce face parte din familia Graminaceae, genul Secale.

Față de rădăcina grâului, cea a secarei este mult mai dezvoltată. În condiții de umiditate ridicată, rădăcina secarei se răspândește 20-35 cm în jurul plantei și 140-175 cm în adâncime. Secara de toamnă (Fig. 8) își formează sistemul radicular timpuriu, rezistând ușor la secetele primăverii.

Tulpina poate ajunge până la 1,5-2,0 m și chiar mai mult în condiții favorabile. În mod normal, ea este formată din 5-6 internoduri.

Nodul de înfrățire se formează mult mai devreme decât cel al grâului. Înainte, se credea că secara se înfrățește complet în toamnă, dar studiile ulterioare au demonstrat faptul că aceasta își continuă înfrățirea primăvara devreme.

Alungirea paiului are loc mai repede și mai devreme decât la grâu, planta fiind capabilă să utilizeze mai bine umiditatea din sol pe timpul iernii.

Putem recunoaște ușor plantele de secară după culoarea roșiatică-violetă, culoare datorată acumulării unor cantități mari de autociani. Această culoare dispare după câteva zile, frunzele căpătând culoarea verde-albăstruie. Pe fața superioară, frunzele tinere prezintă numeroși perișori. Lungimea limbului variază între 12 și 20 cm, iar lățimea între 0,8 și 1,0 cm. Frunzele din partea de mijloc a tulpinii sunt mai lungi și mai groase decât cele superioare, iar la baza limbului sunt două urechiușe care nu prezintă peri.

Secara prezintă o inflorescență de tip spic. Rahisul nu este fragil, este compus din articule scurte și acoperite de peri pe margini. De-o parte și de alta a rahisului sunt așezate spiculețe, la fiecare călcâi câte unul. Glumele sunt aproape aciforme, cu o singură nervură, cu o carenă longitudinală, iar în extremitatea superioară se termină cu un vârf aristiform. Paleele sunt mult mai lungi și mai late decât glumele. Paleea inferioară are o carenă evidentă și se continuă cu o aristă de 1-3 cm lungime, subțire și așezată paralel cu spicul. Paleea superioară are două carene evidente.

Spiculețul are 2-3 flori, însă numai 2 sunt fertile în cele mai multe cazuri. În condiții de umiditate și hrană excesivă, pot exista spice cu rahisul ramificat.

Față de grâu, înspicatul secarei are loc cu 10-15 zile înainte. Însă, abia după 10-12 zile de la apariția spicului florile încep să se deschidă. Înflorirea începe ceva mai jos de mijlocul spicului și avansează spre ambele extremități.

O floare stă deschisă timp de 15-30 de minute, spicul înflorește 3-4 zile, iar întreaga plantă 8-14 zile. Abia când temperatura este de minim 12-13ș C are loc deschiderea florilor. De asemenea, atingerea spicelor unele de altele sau o ușoară lovire favorizează deschiderea florilor.

În timpul deschiderii florilor, anterele sunt împinse afară, ceea ce duce la vărsarea conținutului la exterior. Astfel, șansele de autopolenizare sunt reduse. Florile se închid după fecundare.

Secara este o plantă alogamă anemofilă. În cazul în care polenul cade pe stigmatul aceleiași flori el poate încolți, dar creșterea tubului polinic se oprește. Astfel, fecundarea încrucișată este favorizată. Însă autofecundarea nu este exclusă, așa cum este posibilă și fecundarea între florile aceluiași spic sau aceleiași plante. Plantele obținute din boabe produse prin autofecundare au o tendință pronunțată spre degenerare.

Numai dacă timpul este favorabil, fecundarea și polenizarea se pot face în condiții bune. Pe timp rece, ploios, arșiță și uscăciune florile nu se deschid, deci polenul nu poate fi transportat la celelalte plante.

Secara are un fruct întotdeauna golaș, la maturitate vârful său iese din palei. Prezintă o formă alungită, comprimată pe laturi, îngustată și ascuțită spre bază cu un smoc vizibil de peri la vârf. Lungimea bobului este de 7 mm, lățimea de 2,5 mm, iar grosimea de 2,5 mm. Are diferite culori: galben, verzui și galben-brun. Suprapunerea culorii învelișului peste culoarea celulelor din stratul aleuronic dă culoarea bobului. Învelișul este galben-deschis până la galben-brun-închis; celulele stratului aleuronic au culoarea galbenă. În cazul în care celulele cu aleuronă conțin pigment albăstrui, atunci bobul capătă o culoare verzuie (Zamfirescu, 1956).

II.2.2. Sistematică

După P. M. Jukovski (1950), genul Secale cuprinde 13 specii, grupate în 3 secții:

SECȚIA SILVESTRIS- sunt incluse speciile anuale cu spicul fragil, gluma purtând o aristă lungă.

Secale silvestre, Host. Glumele spicului sunt lung aristate, iar rahisul este fragil. Este o plantă anuală de stepă. Prezentă de la din Câmpia Ungariei până în Asia Centrală, dar fără a avea o continuitate. Solurile pe care crește sunt cele afânate sau nisipoase.

SECȚIA PERENNANTES- sunt incluse speciile perene, care au rizomii scurți, spicul care la maturitate se desface ușor în spiculețe, iar glumele nearistate.

Secale kuprijanovii, Grossh. Este o specie perenă, cu numeroase frunze verde-deschis. Tulpinile sunt așezate lax, spicele sunt aplecate, iar la maturitate se despart în spiculețe. Planta poate ajunge până la 2 m în înălțime. Se găsește în Caucazul de Nord, Transcaucazia, Abhazia și Armenia, crește în stare sălbatică, dar ca plantă furajeră este foarte valoroasă.

Secale ciliatoglume, (Boiss.) Grossh. Este o specie perenă cu peri pe părțile aeriene, rizomi scurți, înălțimea poate ajunge până la 1 m, spicul este drept, iar rahisul fragil. Este prezent în special pe coastele stâncoase, în Kurdistan.

Secale anatolicum, Boiss. Este o plantă perenă, rizomi scurți, spic fragil și cu o putere de înfrățire scăzută. Se găsește în Azerbaidjan, Transcaucazia sudică și în părțile muntoase ale Asiei Mici.

Secale dalmaticum, Vis. Este o plantă perenă, cu un strat albăstrui ceros ce acoperă tulpina și frunzele. Se dezvoltă pe calcarurile Dalmației.

Secale montanum, Guss. Este o plantă perenă ce prezintă rizomi scurți și groși, frunzele sunt liniare și înguste, tecile netede, iar limbul este aspru. O putem găsi în Italia, Spania, Maroc.

Secale africanum, Stapf. Este o specie perenă cu o putere mare de înfrățire. Tulpina este subțire, frunzele înguste, spicele mici, iar înălțimea ajunge până la 1,0-1,5 m. Este prezentă în sudul Africii.

SECȚIA CEREALIA, ROSHEV.- sunt incluse specii anuale cu rahis nefragil.

Secale vavilovi, Grossh. Este o plantă anuală care are părțile aeriene acoperite de un strat ceros. Crește în nisipurile de pe coastele Araratului, dar și în valea râului Araks.

Secale ancestrale, Zhuk. Plantă anuală de toamnă cu înălțimea ce poate ajunge până la 2 m, cu spice mari și foarte fragile, uneori prezentând peri aspri. Rahisul are pe segmente „potcovioara”, boabele sunt turtite și trăiește pe nisipurile din Asia Mică.

Secale ajganicum, (Vav.) Roshev. Este o plantă anuală cu spicul fragil, în Afganistan crește ca buruiană în plantele de grâu de toamnă și de primăvară.

Secale dighoricum, (Vav.) Roshev. Plantă anuală cu spic fragil, asemănător cu cel de la Secale ajganicum. Este găsită în Osetia de nord, unde crește ca buruiană în culturile de grâu.

Secale segetale, (Zhuk.) Roshev. Plantă anuală de toamnă sau primăvară, cu înălțimea de 1-2 m, spicele mari, de culoare diferită, care la maturitate nu se sfărâmă în spiculețe. Spicul are ariste foarte fragile, această specie având și forme autogame. Crește ca buruiană în culturile de grâu din zonele muntoase ale Caucazului și Asiei.

Secale cereale, L. Este singura specie din genul Secale care se cultivă. Este o plantă anuală cu spice nefragile. Provine din Secale segetale.

II.2.3. Compoziția chimică

Tabel 2. Compoziția chimică a secarei (Zamfirescu, 1956)

Cantitatea de substanțe proteice din bobul de secară variază între 7,17 și 18,72% (Tabel 2). Ea este influențată de condițiile climatice. De exemplu, un climat secetos sporește conținutul substanțelor proteice și îl scade pe cel al substanțelor extractive fără azot, iar vremea umedă acționează în sens opus. Gliadina, componentul principal al substanțelor proteice este în cantitate mult mai mică decât în boabele de grâu. Lipsa unor acizi aminici (lizina) face ca valoarea nutritivă a secarei să fie inferioară grâului. De asemenea, și gradul de digestibilitate a proteinei brute este mai scăzut la secară decât la grâu.

În embrion se găsesc depozitate substanțe grase în proporție de 12,5%.

Extractivele fără azot, în special amidonul, se găsesc în proporția cea mai mare. Conținutul lor variază între 60 și 80%.

Cenușa din boabe se găsește în proporție de 2%. Boabele de secară sunt de două ori mai sărace în cenușă decât paiele. Aproape jumătate din cantitatea de cenușă este formată de fosfor, iar a treia parte este reprezentată de potasiu. Siliciul este într-o cantitate ridicată în paiele de secară, formând mai mult de jumătate din cenușă. Iar o cantitate mare de potasiu și calciu intră în compoziția substanței minerale a paielor (Zamfirescu, 1956).

II.3 Tehnica culturii

II.3.1. Cerințele secarei

Pentru a ajunge la maturitate, secara de toamnă are nevoie de 270-280 de zile, iar cea de primăvară de 105-120 de zile.

Secara are cea mai mare rezistență față de temperaturile joase din iarnă. Normal ea rezistă până la -25ș C, însă sunt soiuri care pot rezista până la -30ș C. În cursul iernii, secara poate fi lezată ușor dacă este acoperită de un strat gros de zăpadă un timp mai lung. Aceasta are un consum mai ridicat de substanțe energetice decât grâul, datorită faptului că ea intră în iarnă cu o masă mai mare de frunze și duce o viață mai intensă la temperaturi joase. Planta nu își poate produce aceste substanțe în lipsa luminii, consumându-le pe cele prezente în țesuturi. Acest lucru duce la epuizarea și în final moartea plantei.

La încolțire, secara necesită o temperatură de 1-2ș C minim.

Din punctul de vedere al umidității, secara este mai puțin pretențioasă decât celelalte cereale. Formarea din timp a tulpinii permite plantei să folosească umiditatea solului obținută în timpul toamnei și al iernii. În plus, coacerea timpurie face ca planta să evite seceta din vară. Un stadiu important din cursul vegetației îl reprezintă epoca înfloritului. În perioadele reci și ploioase sunt împiedicate polenizările și fecundațiile normale, rezultând spice știrbe.

Față de sol, secara este mai puțin pretențioasă. Acest lucru demonstrează răspândirea ei pe solurile mai puțin fertile. Este printre puținele plante care se pot cultiva cu succes în solurile nisipo-lutoase, luto-nisipoase și chiar nisipoase, datorită dezvoltării puternice a sistemului radicular și a capacității rădăcinilor de a solvi și absorbi substanțele minerale greu solubile din sol (Zamfirescu, 1956).

II.3.2. Locul în asolament

Pentru a alege locul ocupat de secară în asolament este necesar să se țină cont de:

cerințele secarei față de sol;

formarea din timp a paiului, fapt care îi permite să combată cu ușurință buruienile;

folosirea mai eficientă a umidității din sol adunată în timpul toamnei și al iernii.

Cel mai favorabil loc din asolament pentru secară este după ierburile perene. Un rezultat bun este obținut și după leguminoase (mazăre, linte, lupin). Lăsând un teren curat de buruieni și cu o umiditate bună, secara reprezintă o plantă premergătoare ideală pentru plantele din regiunea respectivă (Zamfirescu, 1956).

II.3.3. Sămânța și semănatul

Pentru semănat, sămânța trebuie să fie pregătită din timp. Curățarea seminței cu ajutorul vânturătoarei nu este suficientă. Este necesar ca aceasta să fie trecută printr-un selector pentru a se realiza sortarea pe categorii. Un factor ce contribuie la sporirea producției este folosirea boabelor mari și grele.

Secara se seamănă la fel ca și celelalte cereale, distanța dintre rânduri fiind de 12-15 cm. O însemnătate definitorie pentru mărimea și calitatea producției o are epoca semănatului. În toamnă, secara trebuie să fie semănată înainte de grâu, pentru ca înaintea sosirii iernii aceasta să își fi terminat înfrățirea. O semănare târzie duce la ineficiența acesteia de a lupta cu seceta.

Datorită faptului că secara nu este atacată de musca de Hessa și poate vegeta mai bine la temperaturi joase, putem deduce că perioada optimă de însămânțare a secarei este mai lungă decât cea a grâului. În țara noastră, perioada optimă este între 1 și 20 septembrie, mai timpurie în nord și mai târzie în sud.

În condiții normale, sămânța de secară trebuie să fie îngropată la 3-4 cm. În cazul solurilor umede, adâncimea se poate micșora, iar în cele ușoare se poate mări cu 0,5-1 cm (Zamfirescu, 1956).

II.3.4. Lucrările solului

Solul în care urmează să fie semănată secara trebuie să fie mult mai mărunțit și mai bine așezat decât cel pentru grâu. Aceste cerințe sunt date de faptul că bobul de secară este mult mai mic, iar nodul de înfrățire se formează mai la suprafață. Semănarea într-un sol înfoiat duce la posibilitatea dezrădăcinării, deoarece semințele sunt îngropate în față.

De obicei, plantele premergătoare secarei sunt cultivate vara, de aceea prima lucrare a solului este reprezentată de dezmiriștirea cu discuitorul la o adâncime de 5 cm, la cel mult 2-3 zile de la recoltare. Atunci când solul este în condiții bune de umiditate, se efectuează arătura, la minim 2-3 săptămâni după dezmiriștire și cel târziu 3 săptămâni înainte de semănat. Până la semănat, solul se menține fără buruieni cu ajutorul cultivatorului-extirpator cu care se lucrează de câte ori este necesar. Înainte de a semăna, solul trebuie afânat superficial prin intermediul cultivatorului. Arătura principală se execută la o adâncime de 20-22 cm, iar ca solul să fie cât mai mărunțit și mai așezat se recomandă aratul în brazde mai înguste.

În cazul în care plantele premergătoare sunt cultivate târziu, se recomandă executarea arăturii imediat după procesul de recoltare, apoi se grăpează. Dacă arătura principală se face aproape de semănat, aceasta trebuie să fie tăvălugită (Zamfirescu, 1956).

II.3.5. Îngrășăminte

Cu cât recolta este mai mare, cu atât consumul de substanțe minerale din sol crește. Chiar dacă secara consumă cantități mari de substanțe minerale, cerințele acesteia față de sol sunt scăzute, lucru dovedit de însușirile rădăcinii de a solvi și absorbi substanțe greu solubile din sol. În faza de formare a paiului, absorbția de substanțe nutritive atinge nivelul cel mai înalt.

În cazul unei îngrășări directe, gunoiul de grajd nu poate fi valorificat în întregime din cauza diferenței între nevoile de hrană ale plantei și timpul în care substanțele nutritive din acest îngrășământ sunt eliberate. Substanțele nutritive sunt necesare în timpul lunilor de primăvară, când procese de descompunere se desfășoară încet. Astfel este mai recomandat ca gunoiul de grajd să fie dat plantelor care îl valorifică mai bine decât secara.

Gunoirea directă, însă cu un gunoi bine dospit se practică în Uniunea Sovietică, unde secara este o cultură de bază, în urma acestei măsuri obținându-se sporuri semnificative. Efecte foarte slabe ale aplicării gunoiului de grajd sunt obținute în zona cernoziomurilor. Pentru cultura secarei din țara noastră este recomandat ca gunoiul de grajd folosit să fie bine fermentat și aplicat în doze moderate.

Deosebit de eficace sunt îngrășămintele verzi, în special în solurile nisipoase. Cea mai indicată plantă în asemenea condiții este lupinul care îmbogățește solul cu o masă semnificativă de substanță organică.

În ceea ce privește îngrășămintele minerale, trebuie să ținem cont de faptul că secara este cultivată pe soluri sărace în azot. Dacă secara nu este cultivată după leguminoase sau nu a fost aplicat gunoi de grajd, atunci îngrășămintele cu azot sunt absolut necesare. Atunci când sunt folosite cu îngrășămintele fosfatice, îngrășămintele cu azot au cea mai mare eficacitate. În solurile nisipoase sunt recomandate îngrășămintele cu potasiu.

Primăvara se face îngrășarea din cursul vegetației. În momentul când solul este înghețat se face prima îngrășare și a doua abia după 2-3 săptămâni (Zamfirescu, 1956).

II.3.6. Recoltare

Datorită faptului că frații sunt mai puțin distanțați în creștere și dezvoltare, secara prezintă o coacere uniformă. Recoltarea secarei se face uneori cu 4-7 zile înaintea grâului, în faza maturității în pârgă. Dacă se folosesc mașini obișnuite de recoltare, procesul trebuie inițiat mai devreme, însă în cazul în care se folosesc combinele, recoltarea este începută mai târziu. O producție scăzută și de o calitate inferioară este obținută în cazul unei recoltări prea timpurii, dar și secerarea secarei prea târziu duce la pierderi mari datorită scuturării (Zamfirescu, 1956).

II.4 Boli și dăunători

Bolile secarei sunt reprezentate de:

Pintenul (cornul secarei) (Fig. 9), o boală produsă de ciuperca Claviceps purpurea, producând o infecție în timpul înfloritului. Vântul poată ascosporii care se fixează pe stigmatul florilor și germinează, dând naștere la un tub germinativ ce pătrunde în ovar. În locul boabelor, spre sfârșitul perioadei de vegetație se formează organele de rezistență ale ciupercii de culoare violet-închisă. Secara ce conține acești scleroți produce o făină inferioară, care provoacă intoxicații dacă procentul de scleroți depășește 0,1%. Scleroții care au căzut pe pământ sau care se găsesc printre boabe fac posibilă propagarea bolii. Boala este prezentă în special în zonele cu precipitații atmosferice în timpul primăverii și al verii sau în ani ploioși. Combaterea acestei boli se face prin: curățarea seminței de scleroți, cultivarea soiurilor cu o perioadă de înflorire mai scurtă și evitarea terenurilor afectate cel puțin 2 ani.

Ruginile ce pot ataca secara sunt de 3 tipuri:

Rugina neagră este provocată de Puccinia graminis f. sp. secalis, o boală care atacă în special limbul și teaca frunzei, tulpina și spicul.

Rugina galbenă produsă de Puccinia glumarum f. sp. secalis care a provocat în țara noastră numeroase pagube.

Rugina brună produsă de Puccinia dispersa. Această boală este răspândită în părțile nordice ale țării. Frunzele sunt în special atacate, pe fața lor superioară se formează pustule cu uredospori de culoare galbenă. Pe fața inferioară apar teleutosporii în pustule negricioase, mai târziu.

Mălura secarei, boală produsă de ciuperca Tilletia secalis manifestându-se prin apariția culorii verde-albăstrui a spicelor. În faza de maturitate deplină, spicele infectate se recunosc după faptul că ele sunt mai răsfirate și stau drepte, fiind mai ușoare decât cele sănătoase. Combaterea se face prin tratarea boabelor cu substanțe chimice antimălurice. Tratamentul poate fi făcut fie prin tratare uscată cu prafuri fungicide cu bază de mercur ori prin tratare umedă, folosindu-se soluții în care se scufundă sămânța.

Tăciunele secarei, produs de ciuperca Urocystis occulta care formează spori atât pe spic cât și pe tulpină, frunze și rădăcini. În țara noastră, această boală nu produce pagube însemnate. Manifestările încep după înflorirea plantei, când apar dungi înguste, la început albe-cenușii, apoi negricioase. Cu timpul, aceste dungi se unesc, iar țesuturile se usucă și pun în libertate sporii. De cele mai multe ori, spicele plantelor rămân sterile. Pentru a combate această boală se recomandă asolamentul, dezinfectarea semințelor cu fungicide și cultivarea soiurilor rezistente la tăciune.

Multe insecte comune tuturor cerealelor atacă secara, cum ar fi: viermii-sârmă (Agriotes sp.), viermele alb (Melolontha sp.), dacul ghebos (Zabrus tenebrioides), cărăbușii cerealelor (Anisoplia sp.), gândacul păros (Epicometis hirta). Molia cerealelor (Tinea granella), gărgărițele cerealelor (Calandra granaria) și cleștarii făinii (Tyroglyphus sp.) atacă secara în depozite (Zamfirescu, 1956).

Capitolul III. Stresul oxidativ

III.1. Noțiuni generale

Oxigenul atomic este cel mai întâlnit element chimic din scoarța terestră. În atmosferă și în apă, prezența oxigenului molecular întreține viața organismelor aerobe. Rezerva de oxigen din prezent s-a obținut în urma procesului de fotosinteză și este menținută constantă cu ajutorul procesului de respirație. Însă efectul toxic al oxigenului este dat de derivații săi reactivi. Organismele aerobe înfruntă numeroase probleme datorită derivaților oxigenului prezenți în natură. De această cauză, ele și-au dezvoltat diferite sisteme de apărare pentru a supraviețui. În urma procesului de fotosinteză, plantele au o sursă în plus de oxigen ce le face mai predispuse la deteriorări oxidative.

Stresul oxidativ este termenul folosit pentru afecțiunile produse de moleculele reactive de oxigen, numite radicali liberi. Putem defini stresul oxidativ ca un dezechilibru între oxidanți și antioxidanți. Acest proces citotoxic se poate desfășura atât în interiorul celulei, cât și la exteriorul acesteia, în funcție de intensitatea lor. Stresul intracelular poate duce la necroza celulară sau la dezorganizarea celulei, putând fi fatal unei celule ce nu se reproduce.

Stresul oxidativ implică producerea de radicali liberi și este inițierea unor reacții de oxidare ce agresează membranele și organitele celulare. De fapt, acest stres duce la deteriorarea peretelui celular și la dezechilibre ale metabolismului celular și ale activității enzimatice ce avantajează producerea mutațiilor genetice.

Radicalii liberi sunt substanțele derivate din compuși oxidați incomplet, compuși ce au trecut prin arderi parțiale care prezintă în structura lor grupări de oxigen care au posibilitatea de a iniția la suprafața membranelor celulare sau în interiorul celulei reacții agresive de oxidare. Aceștia rezultă în urma expunerii la diverși factori de mediu, care pot fi mai mult sau mai puțin evitați: alimente (cu substanțe chimice), fum de țigară, gaze de eșapament, radiații UV, metale grele (în special plumb) (Inzé, 2002).

III.2. Tipuri de radicali liberi

Radicalii liberi se pot clasifica, după natura elementului ce conține electroni neîmperecheați, în:

III.2.1. Specii reactive de oxigen

Sunt reprezentate de radicalii de oxigen (superoxid, hidroxil, peroxid), dar și de derivații non-radicalici ai oxigenului (peroxid de hidrogen, oxigen singlet, ozonul). Formele radicalice active sunt stări chimice ale oxigenului caracterizate prin prezența unui electron neîmperecheat în orbitali atomici sau moleculari. Datorită faptului că dubletul electronic este incomplet, există molecule foarte instabile chimic ce pot extrage un electron dintr-o altă moleculă care ulterior va fi oxidată.

Orice transfer de electroni din proteine sau sistem enzimatic poate duce la formarea acestor specii reactive de oxigen ca produși ai reacțiilor de transfer de electroni. În mitocondrii, această generare este apreciată pentru 1-2% din totalul oxigenului consumat în condiții reducătoare. Concentrațiile intramitocondriale ale oxigenului sunt menținute constant la nivel scăzut datorită concentrațiilor crescute de superoxid dismutaza.

Superoxidul (O2.-) este cel mai cunoscut radical liber al oxigenului care se formează prin captarea unui electron ce se plasează pe unul din orbitalii n. de antilegătură, constituind prima etapă a activării oxigenului pe calea reducerii univalente.

Radicalul hidroxil (OH.) alături de 1O2 este cea mai puternică specie a oxigenului, reacționând cu viteză mare cu orice moleculă organică, însă are o viață extrem de scurtă.

Peroxizii și produșii lor de descompunere reprezintă cele mai stabile specii active ale oxigenului, ei fiind etapa finală a activării oxigenului. Aceștia sunt prezenți atât în organisme cât și în obiectele din jur (plastic, cauciuc, vopsea, carburanți).

Peroxidul de oxigen (H2O2): prin adăugarea unui al doilea electron la superoxid produce ionul peroxid O22- ce nu prezintă electroni impari, dar nici caracter de radical liber. H2O2 se formează ușor prin reacții de dismutare ale O2.-. Peroxidul de oxigen este un agent oxidant slab ce acționează, în special, asupra compușilor nesaturați și triptofanului. Dintre toate speciile reactive ale oxigenului, H2O2 este cel mai stabil și poate fi măsurat cu ușurință.

Oxigenul singlet (1O2) este obținut prin reacții de oxido-reducere, descompunere sau radioliză. Acesta prezintă un caracter electrofil și reacționează cu numeroși compuși organici (acizii grași polinesaturați, oleine) formând hiperoxizii sau cu compuși organici ce conțin sulf sau azot și produc oxizi.

Ozonul este un radical liber al oxigenului care produce alterări caracteristice reacției de hipersensibilitate la plante (Nitu, 2004).

III.2.2. Specii reactive de azot

Oxidul nitric este o moleculă gazoasă ce acționează în funcție de moleculele țintă ca oxidant sau ca reducător. Nu este o specie chimică agresivă, însă poate fi transformat într-o varietate de molecule înrudite cum ar fi: -S-NO (S nitrozotiol), Fe-NO (nitrozil feric), NO2 (dioxid de azot), ONOO- (peroxinitrit), NO-2 (nitrat) și NO-3 (nitrit). Unele dintre acestea sunt mult mai puternice decât NO în atacul moleculelor biologice. A fost sugerat că ONOO- este implicat în leziuni ale țesuturilor datorate acțiunii sale puternic oxidantă. Oxidul nitric este un radical mic, paramagnetic, ușor solubil în apă și direct solubil în lipide. Aceste proprietăți îi permit să difuzeze direct prin membranele biologice.

Dioxidul de azot (NO2) este un intermediar pentru sinteza industrială a acidului azotic. Este obținut prin oxidarea oxidului nitric de către oxigenul din aer (Nitu, 2004).

III.2.3. Specii reactive de sulf

Sulful este un constituent al multor molecule organice, însă prezintă și o importanță mare sub formă de grupări Fe-S pentru activitatea multor enzime, în special a celor implicate în reacțiile redox. Sub formă de grupări tiol, sulful este important pentru aspectele variate ale metabolismului. Datorită faptului că grupările tiol sunt oxidate și reduse ușor, controlul redox al metabolismului celular a devenit din ce în ce mai important. Așa cum oxigenul și azotul prezintă specii reactive, sulful poate forma și el, de exemplu în cazul în care o grupare -SH este oxidată (Nitu, 2004).

III.3. Tipuri de antioxidanți celulari

Datorită faptului că aceste specii reactive afectează principalele componente celulare, plantele și-au creat mecanisme de eliminare a acestora. În apărarea față de stresul oxidativ, rolul principal îl au enzimele antioxidante: superoxid dismutază, peroxidază, catalază, dar și moleculele antioxidante cu greutate moleculară mică.

III.3.1. Clasificare

Plantele prezintă un sistem complex de apărare împotriva stresului oxidativ, sistem compus din componente nonenzimatice și enzimatice.

Antioxidanții neenzimatici interacționează cu numeroase componente celulare și, pe lângă rolul de apărare și de cofactori enzimatici, aceștia influențează creșterea și dezvoltarea plantelor. Ei sunt reprezentați de: acidul ascorbic, glutationul, tocoferolii, carotenoizii și compușii fenolici.

Acidul ascorbic este cel mai des întâlnit antioxidant cu greutate moleculară mică, care are un rol important în apărarea organismelor împotriva stresului oxidativ. Este considerat un antioxidant foarte puternic datorită capacității sale de a dona electroni în mai multe procese fiziologice la plante, inclusiv în creștere, diferențiere și metabolism. Mai mult de 90% din cantitatea de acid ascorbic este localizată în citoplasmă.

Glutationul este o non-proteină cu rol esențial în apărarea intracelulară împotriva leziunilor oxidative datorate speciilor reactive de oxigen, însă mai este implicat și în creșterea și dezvoltarea celulară, reglementarea transportului sulfatului, conjugarea de metaboliți și sinteza unor proteine și acizi nucleici.

Tocoferolii reprezintă un grup de antioxidanți lipofilici sintetizați numai de organismele fotosintetice. Sunt localizați în părțile verzi ale plantei și au rol în detoxifierea radicalilor liberi, prevenind propagarea în lanț din auto-oxidarea lipidelor.

Carotenoizii sunt pigmenți prezenți în cloroplastul și cromoplastul plantelor, neutralizând 1O2 pentru a preveni leziunile oxidative și a proteja aparatul fotosintetic.

Compușii fenolici sunt metaboliți secundari diverși cu proprietăți antioxidante, prezenți în abundență în țesuturile plantelor.

Antioxidanții enzimatici sunt reprezentați de enzimele sistemului de apărare care funcționează în diferite compartimente subcelulare și răspund corespunzător atunci când respectivele celule sunt expuse la stresul oxidativ.

III.3.2. Enzimele stresului oxidativ

Principalele enzime implicate în eliminarea radicalilor liberi din organismele vii sunt reprezentate de: superoxid dismutaza, catalaza, peroxidaza.

III.3.2.1. Superoxid dismutaza

Superoxid dismutaza (Fig. 10) are rol important în apărarea tuturor organismelor aerobe împotriva stresului oxidativ prin catalizarea dismutării radicalului liber de superoxid în oxigen și peroxid de hidrogen, astfel:

.O2 + .O2 + 2H+ O2 + H2O

Această enzimă antioxidantă are rolul de a proteja celulele vii de efectele nocive ale radicalilor liberi de superoxid, formele cele mai nocive ale speciilor reactive de oxigen. Radicalul de superoxid este generat prin reducerea univalentă a O2 în cursul diferitelor reacții enzimatice sau sub acțiunea radiațiilor ionizante. Rolul central al superoxid dismutazei în protecția contra stresului oxidativ se datorează faptului că ea este prezentă în toate organismele aerobe și în majoritatea compartimentelor subcelulare generatoare de oxigen activat.

Există trei tipuri distincte de SOD, care au fost clasificate pe baza metalului conținut în structura lor : unele izoenzime ale Cu (II)-Zn(II)- SOD au fost descoperite în citosol iar altele în cloroplastele plantelor superioare; Mn(III) – SOD este prezentă în mitocondriile celulelor eucariote, precum și în celulele procariotelor; Fe(III) – SOD a fost evidențiată în celulele procariote și în unele alge eucariote. (Artenie, 2008)

Este prezentă în majoritatea compartimentelor celulare ce generează oxigen activat. La plante s-au descoperit 3 izoenzime ale SOD: Cu-Zn-SOD (prezent în citosol, cloroplast și mitocondrie), Mn-SOD (prezent în mitocondrie) și Fe-SOD (prezent în cloroplast). Activitatea acestei enzime crește atunci când plantele sunt expuse la diferite forme de stres, în special seceta și toxicitatea metalică (Inzé, 2002).

III.3.2.2. Catalaza

Catalaza (Fig. 11) este o enzimă antioxidantă, răspândită în toate organismele aerobe. Alături de peroxidază și glutation peroxidază, este implicată în detoxifierea peroxidului de hidrogen, o specie reactivă de oxigen care se formează atât în metabolismul normal cât și în numeroase stări patologice, sub acțiunea diferitelor oxidaze și a superoxid dismutazei (Artenie, 2008). Acumularea în celula vie a peroxidului de hidrogen poate cauza oxidarea unor compuși chimici celulari (ADN, proteine și lipide), conducând la mutageneză sau moartea celulei.

Catalaza a fost prima enzimă descoperită și caracterizată dintre cele antioxidante. Are o specificitate mare pentru H2O2 și o activitate scăzută pentru peroxizii organici. Catalaza, spre deosebire de celelalte tipuri de enzime reducătoare de H2O2, nu necesită echivalenți reducători celulari.

În celula vie, catalaza are rolul biologic de a descompune apa oxigenată conform următoarei reacții:

Acțiunea catalazei se corelează cu mersul multor reacții biochimice implicate în metabolismul glucidelor, lipidelor, aminoacizilor, proteinelor și altor substanțe. Fapt care explică răspândirea largă a catalazei în organismele animale, plante și microorganismele aerobe. (Artenie, 2008)

Determinarea acțiunii catalazei se poate determina prin metode manometrice, titrimetrice, spectrofotometrice, etc.

III.3.2.3. Peroxidaza

Peroxidaza (Fig. 12) este o enzimă bicomponentă, ce aparține hemproteinelor. Are un rol esențial în procesele oxidoreducătoare din timpul respirației la plante și animale. Cu ajutorul apei oxigenate, peroxidaza catalizează oxidarea diferitelor substrate de natură chimică determinată după următoarea reacție:

AH2 + H2O2 A + 2H2O , unde:

AH2 – substratul supus oxidării

A – substratul oxidat

Fenolii (pirocatehrină, pirogalol, acid galic, etc.), aminele aromatice (benzidină, parafenilendiamină, etc.) și substanțele ușor oxidabile ( acid ascorbic, glutationul, nitriți, etc.) sunt doar câteva dintre substratele ce pot fi oxidate de peroxidază, în prezența apei oxigenate (Inzé, 2002).

Capitolul IV. Influența metalelor grele asupra creșterii și dezvoltării plantelor

IV.1. Noțiuni generale

Datorită activităților geologice și antropogene crescute, poluarea solului cu metale grele a devenit o problemă comună în toată lumea. Unele dintre aceste activități sunt reprezentate de minerit, topirea metalelor, arderea combustibililor fosili, utilizarea îngrășămintelor și a pesticidelor în agricultură, eliminarea deșeurilor municipale, etc.

Există diverse metode de remediere a solurilor poluate cu metale grele. Acestea variază de la metode fizice și chimice la metode biologice. Majoritatea metodelor fizice și chimice (încapsularea, solidificarea, extracția vaporilor și spălarea solurilor) sunt destul de costisitoare și nu fac un sol adecvat creșterii plantelor. Pe de altă parte, o abordare biologică (bioremediere) încurajează stabilirea și restabilirea plantelor pe solurile poluate. Bioremedierea reprezintă o metodă eficientă de tratare a solurilor poluate cu metale grele. Microorganismele și plantele folosesc diferite mecanisme în vederea bioremedierii solurilor poluate. O abordare comună este folosirea plantelor pentru tratarea solurilor poluate cu metale grele, însă combinarea microorganismelor și a plantelor reprezintă o abordare eficientă a bioremedierii, asigurând o curățare eficientă a solurilor.

Metalele grele sunt elemente cu proprietăți metalice precum: ductilitatea, maleabilitatea, conductibilitatea, stabilitatea cationilor și specificitatea ligandului. Caracteristica principală a acestor metale este reprezentată de densitatea relativ ridicată și de greutatea atomică mare, numărul atomic fiind mai mare de 20. Organismele necesită cantități mici de Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, V și Zn, însă în cantități excesive, aceste metale devin nocive. Principalele amenințări asupra organismelor sunt reprezentate de cantitățile mari de Pb, Cd, Hg și As deoarece acestea nu au niciun efect benefic asupra organismelor, din contră sunt extrem de dăunătoare atât pentru plante, cât și pentru animale.

Răspunsul primar al plantelor expuse la un nivel ridicat de metale grele este generarea de specii reactive de oxigen. Apariția stresului oxidativ în plante ar putea fi consecința indirectă a toxicității metalelor grele. Expunerea la metale grele declanșează o gamă largă de modificări biochimice și fiziologice, plantele fiind nevoite să își dezvolte un mecanism eficient de combatere a acestor probleme. Plantele produc tioli cu greutate moleculară mică și cu o mare afinitate pentru metalele grele (Bricker et al., 2001).

Plantele care cresc pe soluri bogate în metale grele suferă atât prin scăderea creșterii, cât și a randamentului, ceea ce indică implicarea toxicității metalelor grele în inhibarea performanței generale de creștere a plantelor stresate. De asemenea, la mai multe specii expuse la metale grele, a fost observată scăderea activității mitotice, fapt care a condus la suprimarea creșterii rădăcinilor.

IV.2. Influența cadmiului asupra creșterii și dezvoltării plantelor de cultură

Cadmiul reprezintă un element chimic neesențial, ce afectează în mod negativ creșterea și dezvoltarea plantelor. În sol, poate fi întâlnit în concentrații cuprinse între 0,01 și 7 ppm, cu o medie de 0,06 ppm (Allaway, 1968). În mediul înconjurător el provine din centralele electrice, sistemele de încălzire, traficul urban sau de la industriile de prelucrare a metalelor. Datorită toxicității sale și a solubilității ridicate în apă, este cunoscut ca un agent poluant foarte important. Chiar dacă efectele toxice ale cadmiului asupra sistemelor biologice au fost raportate de numeroși autori, mecanismele de toxicitate ale cadmiului nu sunt cunoscute pe deplin. Deschiderea stomatelor, transpirația și fotosinteza sunt afectate de prezența cadmiului în substanțele nutritive. Cloroza, încrețirea frunzelor și încetinirea creșterii sunt principalele și cele mai vizibile simptome ale unei plante intoxicată cu cadmiu. De asemenea, acest metal poate interfera cu transportul unor elemente (Ca, Mg, P și K), dar și a apei, afectând astfel și permeabilitatea membranei celulare.

Cadmiul prezintă o mobilitate ridicată, fiind slab reținut de sol și absorbit ușor de către plante. După Hodgson (1970), raportul dintre concentrația cadmiului din sol și cea din plante este de 1:10.

Solurile acide cu un conținut scăzut în argilă și în materie organică permit trecerea unei cantități mari de cadmiu în plante. Același efect au și îngrășămintele cu reacție fiziologică acidă. De aici rezultă faptul că administrarea materiei organice pe solurile poluate cu cadmiu ajută la micșorarea efectului fitotoxic, prin reținerea lui în sol.

Conținutul de cadmiu din plante este cuprins în mod normal între 0,1 și 0,8 ppm (Allaway, 1968). Valorile mai mari de 1 ppm sunt considerate toxice.

Grâul este una dintre numeroasele cereale care este capabil să acumuleze cantități ridicate de cadmiu în țesuturile plantei. Este important să înțelegem procesele de transport ale Cd2+ în rădăcină, ceea ce duce la acumularea acestui metal greu, în exces (Lian-Zhen L., 2016).

Câteva studii au demonstrat faptul că stresul oxidativ poate fi implicat în toxicitatea cadmiului prin inducerea producerii de radicali liberi ai oxigenului sau prin scăderea antioxidanților enzimatici și neenzimatici. Activitatea ATP-azei din membrana celulară a rădăcinii grâului a fost redusă în timpul tratamentelor pe bază de cadmiu. Producerea peroxidării lipidice, dar și disturbarea mecanismului cloroplastului alterează funcționalitatea membranei, inhibând astfel biosinteza clorofilei și reducând activitatea enzimelor fixatoare de dioxid de carbon.

Metodele de evitare a intoxicării plantelor cu metale grele sunt diverse. Micorizele sunt o strategie extracelulară de evitare a toxicității cadmiului. Însă, puține studii au demonstrat efectul direct de reducere a toxicității de către acestea. La răsadurile de molid tratate cu cadmiu, o ciupercă poate crește toleranța gazdei, numai în cazul în care toleranța ciupercii o depășește pe cea a plantei gazdă. În acel experiment, ciupercile au fost probabil afectate de tratamentul mai concentrat de cadmiu (5 µM), ele pierzându-și abilitatea de a diminua toxicitatea acestuia. În schimb, unele dovezi indirecte au arătat faptul că ciupercile erau încă viabile la o concentrație de 5µM, demonstrând astfel că mecanismul de ameliorare funcționează până la un anumit prag de expunere (Jentschke et al., 1999).

Au existat multe discuții legate de proprietățile și rolul peretelui celular în mecanismul de toleranță a metalelor grele. Pereții celulelor din rădăcină sunt expuși direct metalelor prezente în sol. De asemenea, și membrana plasmatică poate fi implicată în procesul de toleranță, deoarece este prima structură „vie” țintită de toxicitatea metalelor grele.

Intoxicarea plantelor cu metale grele generează un stres oxidativ, din cauza implicării acestora în diferite mecanisme de generare a radicalilor liberi de oxigen. Radicalii liberi ai oxigenului sunt, de fapt, forme reduse ale oxigenului atmosferic, rezultând din stimularea O2 de a forma un singlet, sau transferul electronilor la O2 în vederea formării unui radical superoxid, peroxidului de oxigen sau radicalului hidroxil. În plante, mai există numeroase surse potențiale de radicali liberi de oxigen, în afară de cei rezultați în urma reacțiilor produse la nivelul metabolismului, cum ar fi fotosinteza sau respirația. Superoxid-dismutaza, catalaza, peroxidaza sunt câteva dintre proteinele ce au rolul de a elimina radicalii liberi de oxigen.

A fost demonstrat faptul că tratamentele cu cadmiu produc un stres oxidativ, însă în comparație cu alte metale grele, nu acționează direct asupra producerii de specii reactive de oxigen. Activarea și inactivarea enzimelor oxidative depinde nu numai de intensitatea stresului, cât și de tipul de țesut și vârsta plantei (Sgherri et al., 2001).

Toxicitatea cadmiului este explicată prin afinitatea sa față de grupările tiolice (-SH) din enzime sau din proteine. Excesul de cadmiu contribuie la dereglarea metabolismului fierului și la apariția clorozei (Mengel și Kirkby, 1982).

În ultimul timp, există un interes tot mai mare în ceea ce privește contaminarea solurilor de cultură cu metale grele, însă nu se cunosc foarte multe informații despre homeostazia metalelor și nivelul de toleranță al organismului.

Capitolul V. Material și metode de cercetare

V.1. Materiale de cercetare

Semințele speciilor de cereale (Triticum aestivum și Secale cereale), folosite în investigarea efectului tratamentului cu azotat de cadmiu, au fost cumpărate de la un magazin local, S. C. UNISED S. A., din județul Iași.

Substanța de tratament este reprezentată de azotatul de cadmiu. Pentru a determina efectul acestei soluții au fost folosite două tipuri de concentrație: una de 50 µM și una de 100 µM alese după cercetări din literatura de specialitate.

Pentru sterilizarea suprafeței semințelor s-a folosit o soluție de hipoclorit de sodiu de concentrație 5%.

De asemenea, în vederea realizării acestui experiment s-au folosit plăci Petri, în care au fost așezate câte 3 rondele de filtru umezite cu apă distilată, balanța electronică, spectrofotometrul UV/VIS, pH-metru.

Analizele statistice inclusiv calcularea valorilor mediilor și deviația standard au fost făcute utilizând Microsoft Excel.

V.2 Metode de cercetare

V.2.1. Realizarea tratamentului

Suprafața semințelor a fost sterilizată cu hipoclorit de sodiu 5% timp de 10 minute, apoi clătită bine de câteva ori cu apă distilată. Ulterior semințele au fost puse la îmbibat timp de 60 de minute în apă distilată. După cele 60 de minute, semințele au fost plasate în plăci Petri, pe câte trei rondele de hârtie de filtru, la germinat. Pentru fiecare specie, au fost puse la germinat câte zece semințe în fiecare placă Petri repartizate astfel: două plăci care servesc drept martori (pe toată durata experimentului au fost udate cu apă distilată), două plăci în care semințele au fost tratate cu soluție de azotat de cadmiu 50 µM și două plăci în care semințele au fost tratate cu soluție de azotat de cadmiu 100 µM.

Timp de 14 zile, semințele au fost puse la germinat în condiții de laborator, la temperatura camerei (19 – 24ș C) și la o fotoperioadă corespunzătoare lunii Martie, 2017. Acestea au fost monitorizate zilnic, tratate cu câte 4 ml din soluțiile corespunzătoare și cantitatea de apă distilată necesară.

Stadiile de germinare au fost surprinse fotografic astfel (Fig. 13; Fig. 14; Fig. 15):

După cele 14 zile, plantulele au fost recoltate de pe plăci și au fost determinați parametrii fiziologici: rata de germinare, lungimea (Fig. 16 și Fig. 17) și masa plantulelor.

Pentru prepararea extractelor vegetale utilizate în determinările biochimice, aproximativ 0,5 g din fiecare material vegetal au fost omogenizate cu sticlă pisată și 5 ml de apă distilată rece. Omogenatul a fost centrifugat la 4000 rot./min., timp de 15 minute. Supernatantul a servit ca sursă pentru determinările biochimice.

V.2.2. Determinarea cantitativă a proteinelor solubile prin metoda Bradford

Această metodă este simplă, rapidă și foarte sensibilă, asigurând obținerea de rezultate reproductibile la determinarea proteinelor solubile din extractele biologice. Ea permite determinarea majorității proteinelor, cu excepția celor cu masa moleculară mică.

Principiul metodei: S-a observat că în mediul acid, colorantul Coomassie Brilliant Blue G-250 formează cu proteinele un complex cu maximul de absorbție la 595 nm. Colorantul reacționează cu radicalii de arginină, apoi cu resturile de histidină, lizină, tirozină, fenilalanină din structura proteinelor (Artenie, 2008).

Reactivi:

Alcool etilic (etanol) 96%.

Acid fosforic 89% sau 85%.

Reactiv Bradford (Soluție de Coomassie Brilliant Blue G 250). Într-un balon cotat de 100 ml s-au dizolvat 10 mg de Coomassie Brilliant Blue G 250 în 10 ml etanol 96%, apoi s-au adăugat 9,8 ml acid fosforic 89% și după dizolvarea colorantului s-a completat cu apă bidistilată la semn (100 ml). Soluția obținută s-a filtrat prin hârtie Whatman nr. 1 și a fost depozitată la temperatura camerei, în sticlă brună.

Soluție etalon de albumină serică bovină 5 mg %. S-au dizolvat 5 mg de albumină serică bovină în 100 ml de apă bidistilată. Un ml de soluție etalon conține 50 micrograme de albumină serică bovină.

Mod de lucru: Într-o eprubetă s-au măsurat 0,3 ml supernatant și 0,9 ml reactiv Bradford.

S-a amestecat și s-a lăsat la temperatura camerei. După 5 minute s-a citit extincția probei la lungimea de undă de 595 nm, față de un control preparat astfel: 0,3 ml apă distilată și 0,9 ml reactiv Bradford.

Calculul rezultatelor: Pentru a calcula cantitatea de proteină în proba de analizat s-a construit o curbă etalon cu concentrații cunoscute de albumină serică bovină (Fig. 18). După aflarea pe curba de etalonare a microgramelor de proteină în proba de analizat, s-a calculat concentrația de proteine în proba analizată. Concentrația de proteine este exprimată în mg / g.

V.2.3. Determinarea activității superoxid dismutazei prin metoda Winterbourn

Activitatea acestei enzime a fost determinată printr-o metodă spectrofotometrică bazată pe inhibarea nitroblue tetrazoliumului de către superoxid dismutază.

Principul metodei: Activitatea superoxid dismutazei s-a determinat pe baza capacității enzimei de a inhiba reducerea Nitro Blue Tetrazoliului (NTB) de către radicalii superoxid generați în mediul de reacție prin fotoreducerea riboflavinei. Gradul de inhibiție produs de enzimă în condiții standard s-a estimat prin determinarea extincțiilor probei și martorului la 560 nm, față de apă distilată (Artenie, 2008).

Reactivi:

Soluție tampon fosfați de potasiu 0,067 M, pH = 7,8. Într-un balon cotat de 500 ml s-au dizolvat 0,2917 g KH2PO4 și 5,4616 g K2HPO4 în 400 ml apă bidistilată. S-a corectat pH-ul la 7,8 cu soluție de acid fosforic 1:3 și s-a completat cu apă bidistilată la 500 ml.

Soluție EDTA disodic 0,1 M cu pH = 7,8. S-au dizolvat 3,7223 g etilendiamintetraacetat de sodiu (EDTA – Na2×2H2O) în 75 ml apă bidistilată într-un balon cotat de 100 ml. S-a corectat pH-ul la 7,8 cu o soluție de NaOH 1N și s-a completat la semn cu apă bidistilată.

Soluție de Nitro Blue Tetrazolium 1,5 mM. S-au dizolvat 12,26 mg Nitro Blue Tetrazolium chloride în 10 ml apă bidistilată. S-a conservat la rece.

Soluție de riboflavină 0,12 mM. S-au dizolvat 4,516 mg riboflavină (vitamina B2) în 100 ml apă bidistilată la balon cotat. Soluția s-a păstrat în frigider, în flacon de culoare brună.

Mod de lucru: Pentru a determina activitatea superoxid dismutazei s-a procedat conform indicațiilor din tabelul următor:

Tabel 3. Indicații pentru determinarea activității SOD (Artenie, 2008)

Proba și martorul au fost expuse timp de 5 minute la o lampă cu neon, la distanța de 10 cm, după care au fost citite extincțiile acestora la 560 nm, ață de apă distilată. Înaintea introducerii în cuva spectrofotometrului, în martor a fost adăugat 0,1 ml extract enzimatic, a fost agitat și extincția a fost citită (Emartor), în aceleași condiții ca pentru probă (Eprobă).

Calculul rezultatelor: O unitate de SOD reprezintă cantitatea de enzimă care are o inhibiție de 50% din maximul de inhibiție a reducerii NBT. In martor, care nu conține SOD, radicalii superoxid, formați prin fotoreducerea riboflavinei, reduc NBT la un formazan, intensitatea culorii albastre fiind maximă (100% inhibiție). În probă, SOD transformă o parte din radicalii superoxid în peroxid de hidrogen, iar cantitatea de formazan formată este mai mică. (Artenie, 2008)

Calculul procentului de inhibiție realizat de enzima din probă s-a realizat după următoarea formulă:

, unde:

p – masa de țesut vegetal cântărit.

Activitatea acestei enzime este raportată la concentrația de proteină în extractul enzimatic, adică a fost calculată activitatea specifică a SOD raportând numărul unităților enzimatice la numărul mg de proteină corespunzător.

V.2.4 Determinarea activității catalazei prin metoda Sinha

Activitatea catalazei a fost determinată printr-o metodă iodometrică ce constă în oxidarea iodurii de potasiu de apa oxigenată nedescompusă și titrarea iodului eliberat cu tiosulfat de sodiu în prezența amidonului.

Principiul metodei: O perioadă fixă de timp, catalaza a fost lăsată să acționeze asupra apei oxigenate, după care a fost inactivată prin adăugarea unui amestec de bicromat de potasiu-acid acetic. După stoparea acțiunii catalazei, cantitatea de apă oxigenată rămasă nedescompusă a redus în mediul acid bicromatul de potasiu la acetat cromic, care a putut fi determinat spectrofotometric la 570 nm. Prezența bicromatului de potasiu în mediul de reacție nu a interferat cu determinarea spectrofotometrică a acetatului cromic, datorită faptului că acesta nu absoarbe la respectiva lungime de undă (Artenie, 2008).

Cantitatea de apă oxigenată descompusă de catalază s-a determinat prin diferența dintre cantitatea inițială și cantitatea finală de apă oxigenată din mediul de reacție.

Reactivi:

Soluție bicromat de potasiu 5%. S-au dizolvat 5 g de bicromat de potasiu (K2Cr2O7) în 100 ml apă distilată, la balon cotat.

Soluție bicromat de potasiu-acid acetic glacial. S-au amestecat 20 ml soluție de bicromat de potasiu 5% cu 60 ml acid acetic glacial.

Soluție tampon de fosfați de potasiu 0,01 M cu pH 7,0. S-au dizolvat 0,2654 g KH2PO4 și 0,5312 g K2HPO4 în 300 ml apă bidistilată într-un balon cotat de 500 ml. S-a corectat pH-ul la 7,0 și s-a completat la 500 ml cu apă bidistilată.

Soluție substrat de apă oxigenată 0,16 M în soluție tampon de fosfați de potasiu 0,01 M cu pH 7. S-au diluat 1,8133 ml apă oxigenată concentrată (30%) cu soluție tampon de fosfați de potasiu 0,01 M la 100 ml într-un balon cotat.

Mod de lucru: În două eprubete termorezistente (o probă și un martor) s-au pipetat reactivii din următorul tabel:

Tabel 4. Reactivii pentru determinarea catalazei (Artenia, 2008)

După fix 60 de secunde de la pipetarea soluției substrat de apă oxigenată s-a stopat reacția în probă prin adăugarea a câte 2 ml soluție bicromat de potasiu-acid acetic și 0,1 ml preparat catalazic.

Apoi, eprubetele au fost introduse în baie de apă la fierbere timp de 10 minute, după care s- au răcit sub jet de apă și s-au citit extincțiile lor la 570 nm față de apă distilată.

Calculul rezultatelor: Activitatea catalazei se exprimă în unități enzimatice (UE). O unitate enzimatică reprezintă cantitatea de enzimă care descompune un micromol de apă oxigenată (0,034 mg) în timp de un minut la temperatura de 20șC și pH = 7. Dacă 1 UE reprezintă 1 micromol de apă oxigenată, atunci diferența dintre numărul micromolilor de apă oxigenată din martor( n1 = 80 micromoli de apă oxigenată corespunzători la 0,5 ml soluție de apă oxigenată 0,16 M) și numărul de micromoli de apă oxigenată rămași nedescompuși în probă (n2) după inactivarea catalazei cu soluție de bicromat de potasiu-acid acetic, ne va da X UE.

Valoarea n2 a fost aflată din raportul extincțiilor martorului și probei: n2 = Ep × 80 / Em.

Numărul de micromoli de apă oxigenată care au fost descompuși timp de un minut de către catalază s-au aflat cu ajutorul următoarei formule:

t = timpul de incubație în minute;

p = greutatea materialului biologic luat pentru analiză în grame.

Prin raportarea numărului de micromoli de apă oxigenată / minut la numărul de mg de proteină existentă în extractul enzimatic, a fost calculată activitatea catalazei.

V.2.5. Determinarea activității peroxidazei prin metoda L.V. Gudkova și R.G. Degtiari

Determinarea activității peroxidazei s-a realizat prin intermediul unei metode colorimetrice.

Principiul metodei: Această metodă se bazează pe măsurarea intensității culorii produsului de oxidare a orto-dianisinei cu ajutorul apei oxigenate, sub acțiunea peroxidazei (Artenie, 2008).

Reactivi:

Soluție tampon de fosfați de potasiu 0,4 M cu pH 5,9. S-au dizolvat 21,7744 g KH2PO4 și 6,9672 g K2HPO4 în 400 ml apă bidistilată. După ce s-a corectat pH-ul la 5,9, s-a completat la 500 ml cu apă bidistilată.

Soluție de orto-dianisidină 1% în alcool etilic 96%. S-au dizolvat 0,1 g orto-dianisidină în 10 ml alcool etilic 96%.

Soluție de substrat tamponat. La 200 ml soluție tampon de fosfați 0,4 M cu pH 5,9 s-au adăugat 8 ml soluție alcoolică de orto-dianisidină 1% și apă bidistilată până la 400 ml. Reactivul s-a conservat în sticlă brună și la rece timp de două săptămâni.

Soluție de apă oxigenată 0,05% (s-a preparat extratemporaneu). La 30 ml apă bidistilată s-au adăugat 0,05 ml apă oxigenată concentrată (30%).

Soluție de acid sulfuric 50%. La 250 ml apă distilată s-au adăugat cu atenție, în volume mici și sub agitare, 250 ml acid sulfuric concentrat.

Mod de lucru: Într-o eprubetă de 20 ml s-au măsurat 0,1 ml extract enzimatic, 3 ml soluție de substrat tamponat, 1,7 ml apă distilată și 0,2 ml soluție de apă oxigenată 0,05%. După 5 minute s-au adăugat 5 ml acid sulfuric 50%, acesta având rolul de a întrerupe acțiunea peroxidazei. Intensitatea culorii se determină la spectrofotometru, la o lungime de undă de 540 nm și cuva cu lărgimea de 10 mm, față de un martor care conține următorii componenți, adăugați în ordinea: apă distilată – 4,7 ml, soluție de acid sulfuric 50% – 5 ml, extract enzimatic ( s-a ales un extract enzimatic colorat mediu) – 0,1 ml și soluție de apă oxigenată 0,05% – 0,2 ml.

Calculul rezultatelor: Activitatea peroxidazei s-a calculat după valoarea coeficientului de extincție micromolară, egal cu 0,0128. O unitate de peroxidază (UP) corespunde cantității de enzimă care catalizează descompunerea unui micromol de H2O2 într-un minut în condiții optime.

Numărul unităților peroxidazice într-un gram de țesut s-a calculat cu ajutorul formulei:

UP / g / min = E / 0,0128 × 10 / 1000 × 1 / 5 × 10 / v × 1 / p, unde:

E – extincția probei citită la spectrofotometru;

0,0128 – valoarea extincției micromolare;

1000 – numărul de ml într-un litru;

V – volumul extractului peroxidazic (ml) introdus în mediul de reacție;

P – cantitatea de țesut vegetal, în grame.

Capitolul VI. Rezultate și discuții

În urma realizării părții experimentale a lucrării de licență, am obținut rezultatele prezentate și analizate în subcapitolele următoare.

VI.1. Rata de germinare a plantulelor

Tabel 5. Rata medie de germinare a plantulelor de Triticum aestivum tratate cu azotat de cadmiu

În ceea ce privește rata de germinare a semințelor de Triticum aestivum, remarcăm un procent de germinare de 100% a semințelor tratate cu azotat de cadmiu 50 µM, însă în cazul semințelor tratate cu concentrația de 100 µM, rata de germinare scade, ajungând la un procent de 95%. Aceste rezultate duc la concluzia că o concentrație mai ridicată de azotat de cadmiu modifică în sens negativ procesul de germinare a semințelor acestei specii (Tabel 5, Fig. 19).

Tabel 6. Rata medie de germinare a plantulelor de Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu ± deviația standard

În schimb, în cazul semințelor de Secale cereale, putem observa din Tabelul 6 și Fig. 20 că tratamentul cu azotat de cadmiu determină o creștere semnificativă a ratei de germinare de la un procent de 85% (martor) la cel de 90% (în cazul ambelor concentrații).

Luând în considerare aceste rezultate, putem spune că Triticum aestivum este o plantă mult mai sensibilă la o concentrație ridicată de cadmiu. Similar constatărilor noastre, alte studii au raportat faptul că utilizarea concentrațiilor scăzute de metale grele stimulează creșterea plantelor, pe când concentrațiile ridicate o inhibă (Nyitrai et al., 2003).

VI.2. Lungimea plantulelor

Tabel 7. Lungimea medie a plantulelor de Triticum aestivum tratate cu azotat de cadmiu

Rezultatele investigațiilor morfologice în cazul speciei Triticum aestivum arată o creștere semnificativă în lungime a plantulelor tratate cu azotat de cadmiu de concentrație 50 µM în raport cu martorul, probabil datorată prezenței în mediu a azotatului care este un stimulator de creștere. Efectul inhibitor al cadmiului se manifestă în proba a doua, la o concentrație de 100 µM (Tabel 7, Fig. 21).

Tabel 8.. Lungimea medie a plantulelor de Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu

La plantulele de Secale cereale se observă efectul stimulator de creștere al azotatului în cazul soluției de 50 µM și efectul inhibitor al cadmiului în cazul concentrației de 100 µM, însă acest efect este mult mai scăzut decât în cazul grâului. (Tabel 8, Fig. 22).

Am putea ajunge la concluzia că acest tratament acționează în mod diferit asupra celor două plantule; la o concentrație mică este semnificativ vizibil efectul azotului ca stimulator de creștere al plantelor, dar în cazul concentrațiilor ridicate (de 100 µM) cadmiul are un efect mai ridicat asupra plantulelor de grâu decât asupra celor de secară.

VI.3. Masa plantulelor

Tabel 9. Masa medie a plantulelor de Triticum aestivum tratate cu azotat de cadmiu

În ceea ce privește masele plantulelor de Triticum aestivum, putem observa din Tabelul 9 și Fig. 23 faptul că există o diferență considerabilă între probe și martor. Din oscilațiile dintre masele acestora se poate ajunge la concluzia că martorul are o valoare medie; în cazul tratării cu azotat de cadmiu 50 µM masa plantulelor crește semnificativ în comparație cu martorul, pe când la o concentrație mai ridicată masa scade datorită prezenței cadmiului ca agent inhibitor (Tabel. 9, Fig. 23).

Similar, experimentele realizate de Street R. A. și colaboratorii au demonstrat faptul că în cazul tratamentelor cu concentrații ridicate de cadmiu apar efecte nocive atât asupra înălțimii medii a plantelor dar și a maselor acestora (Street et al., 2009).

Tabel 10. Masa medie a plantulelor de Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu

Comparativ cu rezultatele obținute în cazul determinării maselor plantulelor de grâu, tratamentul aplicat asupra semințelor de Secale cereale a avut un efect diferit. În timp ce masa plantulelor de grâu, tratate cu soluția de concentrație maximă, a scăzut, la secară crește semnificativ față de martor (Tabel 10, Fig. 24).

VI.4. Cantitatea de proteine solubile

Tabel 11. Variația cantității de proteine la plantule de Triticum aestivum și Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu

Concentrațiile medii ale proteinelor solubile din plantule (Tabel 11) au fost utilizate pentru calcularea activităților enzimatice specifice.

VI.5. Activitatea specifică medie a superoxid dismutazei

Tabel 12. Variația activității superoxid dismutazei la plantule de Triticum aestivum tratate cu azotat de cadmiu

Superoxid dismutaza este o enzimă care caracterizează un aspect fiziologic important, reprezentat de catalizarea transformării anionului radical superoxid în oxigen molecular și apă oxigenată.

În cazul plantulelor de Triticum aestivum se observă o creștere activității enzimei superoxid dismutază ca răspuns al plantei la factorul de stres (Tabel 12, Fig. 25). Diferența dintre proba 1 (tratată cu azotat de cadmiu 50 µM) și martor este de 0,001 unități, iar între proba 2 (tratată cu azotat de cadmiu 100 µM) și martor este de 0,002 unități. Rezultatele indică faptul că prin tratarea plantulelor cu azotat de cadmiu activitatea superoxid dismutazei se intensifică în timp ca răspuns al plantei la factorul de stres. Această comportare poate fi apreciată ca o reacție de apărare, dovedind sensibilitatea organismului vegetal la tratament.

Tabel 13. Variația activității superoxid dismutazei la plantule de Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu

La plantulele de Secale cereale, se observă o descreștere semnificativă de 0,011 unități a activității acestei enzime față de martor în cazul probei tratate cu azotat de cadmiu 50 µM , pe când, în cea de-a doua probă activitatea superoxid dismutazei prezintă o creștere de 0,007 unități față de martor (Tabel 13, Fig. 26).

Milone et al. (2003) a prezentat răspunsul antioxidant al cerealelor tratate cu concentrații de 10 µM Cd; acesta a demonstrat faptul că enzimele superoxid dismutaza și catalaza au fost inhibate de către tratament în rădăcinile plantei, în timp ce în frunze superoxid dismutaza a fost foarte puțin afectată.

VI.6. Activitatea specifică medie a catalazei

Tabel 14. Variația activității catalazei la plantule de Triticum aestivum tratate cu azotat de cadmiu

Catalaza reprezintă o enzimă extrem de eficientă, care face parte din clasa oxidoreducătoarelor, fiind localizată în peroxizomii celulelor. Participarea sa la catabolizarea apei oxigenate este un aspect fundamental al răspunsului celular antioxidant.

Fiind o enzimă de stres, catalaza are o activitate superioară probei martor în cazul probelor de Triticum aestivum supuse tratamentului cu azotat de cadmiu ca urmare a necesității eliminării peroxidului de hidrogen rezultat din reacțiile metabolice. Diferența dintre proba 1 și martor este de 0,989 unități enzimatice, iar diferența dintre proba 2 și martor este de 3,041 unități enzimatice (Tabel 14, Fig. 27).

Tabel 15. Variația activității catalazei la plantule de Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu

La plantulele de Secale cereale, se observă o descreștere semnificativă a probelor tratate față de martor. În cazul probei 1, tratate cu o concentrație de 50 µM, diferența față de martor este de 5,3865 unități enzimatice, iar în proba numărul 2 diferența este de 4,4235 unități enzimatice, înregistrându-se astfel o activitate a catalazei superioară în cazul concentrației mai mari (Tabel 15, Fig. 28).

În același sens, Cho și Seo (2004) au raportat faptul că stresul oxidativ indus de către cadmiu la Arabidopsis se datorează acumulării de H2O2.

VI.7. Activitatea specifică medie a peroxidazei

Tabel 16. Variația activității peroxidazei la plantule de Triticum aestivum tratate cu azotat de cadmiu

Precum catalaza, peroxidaza este implicată în multe procese fiziologice care se desfășoară în organismul plantelor. Modificările activității peroxidazei sunt esențiale în răspunsul la stres, ajutând la protejarea plantelor împotriva radicalilor liberi.

Analizând rezultatele obținute în urma tratamentului cu azotat de cadmiu, în cazul speciei Triticum aestivum, se observă o descreștere a activității peroxidazei în cazul plantulelor tratate cu o concentrație de 50 µM, însă apare o creștere semnificativă a activității acestei enzime la plantulele din proba numărul 2 (Tabel 16, Fig. 29).

Tabel 17. Variația activității peroxidazei la plantule de Secale cereale tratate cu azotat de cadmiu

Dimpotrivă, la plantulele de Secale cereale, activitatea peroxidazei este în descreștere în probele tratate față de martor. (Tabel 17, Fig. 30), existând o diferență de 0,130 unități proteice între proba tratată cu azotat de cadmiu 50 µM și martor, iar cea dintre a doua probă și martor este de 0,138 unități proteice.

Concluzii

În urma analizei datelor obținute putem trasa următoarele concluzii:

azotatul de cadmiu induce plantulelor de Triticum aestivum și Secale cereale modificări atât la nivel morfologic cât și enzimatic, intensitatea lor fiind corelată cu concentrațiile soluției utilizate;

acțiunea superoxid dismutazei se corelează cu acțiunea catalazei și a peroxidazei datorită faptului că aceasta acționează asupra radicalilor liberi transformându-i în oxigen molecular și apă oxigenată, care este mai departe descompusă de către celelalte enzime (catalază și peroxidază);

tratamentul nu a afectat creșterea și dezvoltarea plantulelor de Secale cereale, fapt evidențiat de creșterea ratei de germinare, a lungimii și masei plantulelor tratate. Activitatea scăzută a enzimelor antioxidante, în acest caz, ne poate duce cu gândul la prezența scăzută a radicalilor liberi în plantulă, deci la inexistența unui stres chimic;

la Triticum vulgare parametrii fiziologici sunt vizibil afectați, dar plantulele fac față stresului produs de tratament prin creșterea activității enzimelor antioxidante;

secara s-a dovedit a fi mai rezistentă la acumularea de cadmiu în celule, în timp ce în cazul grâului parametrii de creștere sunt afectați la concentrația maximă de tratament, dar plantulele au reușit să facă față datorită enzimelor antioxidante.

BIBLIOGRAFIE

Allaway, W.H., 1968, Agronomic controls over the environmental cycling of trace elements, Adv. Argon., pg. 20: 235-274.

Artenie, V., Ungureanu, E., Negură, A.M., 2008, Metode de investigare a metabolismului glucidic și lipidic, Edit. Pim, pg. 93-172.

Benavides, M. P., Gallego, S. M., Tomaro, M. L., 2005, Cadmium toxicity in plants, Universidad de Buenos Aires, Junin 956 (1113) Buenos Aires, Argentina.

Bricker, T.J., Pichtel, J., Brown, H.J., Simmons M., 2001, Phytoextraction of Pb and Cd from superficial soil: effects of amendments and croppings, Journal of Environmental Science and Health, Part A Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering, pg. 1597-1610.

Ceapoiu, N., Bîlteanu, GH., Hera CR., Săulescu N. N., Negulescu F., Bărbulescu, AL., 1984, Grîul, Edit. Academiei republicii socialiste România, București.

Cho, U., Seo, N., 2004, Oxidative stress in Arabidopsis thaliana exposed to cadmium is duet o hydrogen peroxide accumulation, Plant Sci, pg. 168:113-120.

Grințescu, I., 1928-1934, Curs de botanică generală, Ed. Universității din Cluj, Cluj-Napoca.

Hodgson, J.F., 1970, Trace Substances in Environmental Health, D.d. Emphill, Vol. III, Univ. Missouri Press, Columbia, pg. 45-58.

Inzé, D., Montagu, V. M., 2002, Oxidative stress in plants, Ed. Taylor & Francis, London and New York.

Jentschke, G., Winter, S., Godbold D.L., 1999, Ectomycorrhizas and cadmium toxicity in Norway spruce seedlings., Tree Physiol. pg. 19:23-30.

Jukovski, P.M., 1950, Kulturnie rastenia i ih sorodici (Plantele cultivate și formele sălbatice înrudite), Moscova.

Lian-Zhen, L., Chen T., Peijnenburg W. J.G.M., Yong-Ming L., 2016, Characteristics of cadmium uptake and membrane transport in roots of intact wheat (Triticum aestivum L.) seedlings, Yantai, PR China.

Kӧrnicke, F., und Werner H., 1885. Die Arten und Variäteten des Getreides Berlin-Bonn.

Kellner, E., 1975, Probl. genet. teor. aplic., VI, 5, pg. 343-360

Mengel, K., Kirkby, EA., 1982, Principles of Plant Nutrition, 3rd edition, International Potash Institute, Worblaufen–Bern., Ministry of Social Affairs, Public Health and the Environment. 1999. Risk assessment – Cadmium oxide. Part 1, Belgian Federal Department of the Enviroment, Brussel, pg. 655.

Milone, MT., Sgherri, C., Clijters H., Navari-Izzo, F., 2003, Antioxidative responses of wheat trated with realistic concentrations of cadmium, Environ. Exp. Bot., pg. 50: 265-273.

Nitu, R., Corol, D. I., Toma, N., 2004, Radicali liberi în sisteme biologice; efectele lor citogenetice, București.

Nytrai, P., Bóka, K., Gáspár, L., Sárvári, É., Lenti K., Keresztes, Á., 2003, Characterization of the stimulating effectt of low-dose stressors in maize and bean seedlings, Journal of Plant Physiology, Vol. 160, No. 10 pg. 122-127.

Pintilie, C., SIN, GH., 1974, Rotația culturilor de cîmp, Edit. Ceres, București.

Peterson, R. F., 1965, Wheat, botany, cultivation and utilization, Ed. Leonard Hill Books, Londra.

Sgherri, CLM., Milone, AMT., Clijsters H., Navari-Izzo, F., 2001, Antioxidative enzymes in two wheat cultivars, differently sensitive to drought and subjected to sub-symptomatic copper doses, J. Plant Physiol., pg. 158:1439-1447.

Staicu, I., 1938, Influența aratului asupra acumulării apei și nitraților din sol și efectele asupra cantității și calității recoltei grâului de toamnă, Monitorul Oficial, București.

Street, R. A., Kulkarni, M. G., Stick, W. A., Southway, C., Abdillahi, H. S., Chinsamy, M., Staden, J. van, 2009, Effect of cadmium uptake and accumulation on growth and antibacterial activity of Merwilla plumbea – An extensively used medicinal plant in South Africa, South African Journal of Botany, vol. 75, No. 3, pg. 611-616.

Toma, D., 1975, Mașini și instalații agricole, Edit. didactică și pedagogică, București.

Zamfirescu, N., Velican, V., Valuță GH., 1956, Fitotehnia, Vol. I, Edit. Agro-silvică de stat, București

********

http://www.scrigroup.com/afaceri/agricultura/GRAUL93721.php

http://herbarium.usu.edu/webmanual/info.as?name=Triticum_aestivum&type=illustration

https://www.botham.co.uk/kids/bread.html

http://www.sci-news.com/genetics/science-draft-sequence-wheat-genome-02069.html

http://www.seedbiology.de/structure.asp

http://www.pfaf.org/user/Plant.aspx?LatinName=Secale+cereale

http://www.scrigroup.com/afaceri/agricultura/index15.php

http://www.wikiwand.com/es/Super%C3%B3xido_dismutasa

http://www.wikiwand.com/es/Catalasa

http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1gp1