Συγκριτική μελέτη της απόκρισης των βλαστογενών ριζών φυτών αραβοσίτου χωρίς εμβρυακό ριζικό σύστημα, τα οποία αναπτύσσονται σε νερό ή ελλειμματικό σε θειικά θρεπτικό διάλυμα έναντι πλήρους θρεπτικού διαλύματος

Abstract

Στην παρούσα ερευνητική εργασία μελετήθηκε η ανάπτυξη φυτών αραβόσιτου σε καθορισμένα υγρά υποστρώματα ανάπτυξης και χωρίς όλο το ριζικό τους σύστημα. Συγκεκριμένα τα φυτά του αραβόσιτου αναπτύχθηκαν για 22 ημέρες μέσα σε ειδικούς εργαστηριακούς θαλάμους ανάπτυξης ελεγχόμενων συνθηκών. Τα υποστρώματα ανάπτυξης ήταν 3 (πλήρες, ελλειμματικό σε S και απιονισμένο νερό). Κατά την 7η ημέρα του πειράματος, όπου και τα φυτά χωρίστηκαν στα 3 υποστρώματα ανάπτυξης, αφαιρέθηκε όλο το εμβρυακό τους ριζικό σύστημα και έμειναν μόνο οι βλαστογενείς ρίζες και ο σπόρος. Οι μετρήσεις που έγιναν αφορούσαν το ριζικό σύστημα που απέμεινε. Έτσι προσδιορίστηκαν τόσο μορφολογικά χαρακτηριστικά, όπως μήκος ρίζας, αποστάσεις τμημάτων ρίζας από το ακρορρίζιο, διάμετρος ρίζας και κεντρικού κυλίνδρου, αριθμός και συνολικό εμβαδόν μεταξυλικών αγγείων, όσο και ο εντοπισμός λιγνίνης και η εμφάνιση ενεργών μορφών οξυγόνου και συγκεκριμένα υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) και σουπεροξειδικού ανιόντος (O2-). Αναλύοντας τα αποτελέσματα διαπιστώνουμε ότι σχεδόν για τις 2 πρώτες εβδομάδες του πειράματος ο σπόρος παρέχει στο φυτό τα κατάλληλα θρεπτικά στοιχεία για την ανάπτυξή του. Το μήκος της ρίζας, μέχρι την 13η ημέρα, είναι σχεδόν το ίδιο και στις 3 μεταχειρίσεις. Στα φυτά που στρεσάρονται (ελλειμματικό σε S διάλυμα και απιονισμένο νερό) οι πλάγιες ρίζες εντοπίζονται πιο κοντά στο ακρορρίζιο από ότι στα φυτά του πλήρες θρεπτικού διαλύματος. Παράλληλα τα φυτά – S έχουν αυξημένη διάμετρο ρίζας και κεντρικού κυλίνδρου, όπως και εμβαδόν μεταξυλικών αγγείων. Αυτό συμβαίνει λόγω της τάσης των φυτών, εξαιτίας της καταπόνησης, να αυξήσουν το ριζικό τους σύστημα και να απορροφήσουν περισσότερο νερό για την εξισορρόπηση των στοιχείων που είναι σε έλλειψη. Όσον αφορά για τις in situ μετρήσεις, οι λιγνίνες εντοπίζονται σε όλες τις μεταχειρίσεις και για όλες τις ημέρες, στα παλαιότερα στρώματα των ριζών (LR και B) τόσο εξωτερικά του κεντρικού κυλίνδρου όσο και εσωτερικά. Στα νεότερα τμήματα (A και ELR) έχουμε διακυμάνσεις. Στα φυτά που αναπτύσσονται σε πλήρες θρεπτικό διάλυμα δεν εμφανίζονται καθόλου, σε αυτά του ελλειμματικού σε S εμφανίζονται στο ELR μετά την 16η ημέρα και σε αυτά που αναπτύσσονται σε απιονισμένο νερό έχουμε πλήρη παρουσία, εκτός από την περιοχή Α την 10η ημέρα. Από την άλλη, ενεργές μορφές οξυγόνου εντοπίζονται όλες της ημέρες του πειράματος, σε όλες τις περιοχές της ρίζας και στις 3 μεταχειρίσεις. Κυρίως εντοπίζεται σε μεσοκυττάριους χώρους και σε αερέγχυμα, όπου αυτό σχηματίζεται (συνήθως σε ρίζες φυτών καταπονημένων θρεπτικά). Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι στις ρίζες των φυτών που αναπτύσσονται σε – S θρεπτικό διάλυμα εντοπίζεται περισσότερο σουπεροξειδικό ανιόν (O2-) από ότι σε εκείνες που αναπτύσσονται σε πλήρες θρεπτικό διάλυμα. Το αντίθετο συμβαίνει για το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2). Αυτό ίσως οφείλεται στο γεγονός ότι λόγω της καταπόνησης, τα φυτά που αναπτύσσονται σε – S θρεπτικό διάλυμα χρειάζονται μια πιο δραστική μορφή για ταχύτερη δημιουργία αερεγχύματος.

This research project studied the development of maize plants in defined liquid growth substrates without the whole root system. Specifically, the maize plants grown for 22 days in special growth chambers controlled laboratory conditions. The growth substrates were 3 (complete, deficient in S and deionized water). During the 7th day of the experiment, where plants were divided in 3 growing medium, removed all the embryonic root system, leaving only the crown roots and seed. Measurements taken were the root system left. This identified both morphological characteristics like length root segments distances from the root apex, root diameter master cylinder, number and total area of metaxylik vessels, and the identification of lignin and the appearance of active forms of oxygen, namely hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide anion (O2-). Analyzing the results we see that almost for the first 2 weeks of the experiment, the seed of the plant provides adequate nutrients for growth. The length of the root, until the 13th day is almost the same in all 3 treatments. In plants that becomes stressed (deficient in S solution and deionized water), the lateral roots are located closer to the apex than in plants of the complete nutrient solution. While plants - S have increased root diameter master cylinder, and area of metaxylik vessels. This happens because of the tendency of plants because of fatigue, increase the root system and absorb more water to balance the elements in a shortage. With regard to in situ measurements, lignins are found in all treatments and all the days in the older sections of roots (LR and B), both outside the master cylinder and internally. In later sections (A and ELR) have variations. In plants grown in complete nutrient solution did not appear at all in those of the deficit in S appear in ELR after the 16th day and those grown in deionized water, we are fully present, except for the area A on the 10th day. On the other hand, active oxygen species found all the days of the experiment in all regions of the root and 3 treatments. Mainly found in intercellular spaces and aerenchyma, where it formed (usually fatigued nutritious plant roots). It is noteworthy that the roots of plants growing in - S nutrient solution lies more superoxide anion (O2-) than in those grown in complete nutrient solution. The opposite happens for the hydrogen peroxide (H2O2). This may be due to the fact that due to stress, plants grown in - S nutrient solution required a more active form for faster creation of aerenchyma.