Μελέτη της ανάπτυξης νεαρών φυτών αραβοσίτου σε στάσιμο νερό

Abstract

Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετήθηκε η ανάπτυξη νεαρών φυτών αραβοσίτου σε στάσιμο νερό. Για την μελέτη αυτή νεαρά φυτά αραβοσίτου (Zea mays) αναπτύχθηκαν για 30 ημέρες σε θάλαμο στο εργαστήριο σε συνθήκες πλήρους έλλειψης θρεπτικών. Μετρήθηκαν τα διάφορα στοιχεία της βιομάζας, όπως η νωπή και η ξηρή μάζα, καθώς και η περιεκτικότητα των οργάνων σε νερό. Προσδιορίστηκαν τα επίπεδα των εκχυλίσιμων σακχάρων για όλα τα όργανα στο ριζικό σύστημα και στο υπέργειο τμήμα. Επίσης αναλύθηκε ιδιαίτερα το ριζικό σύστημα και μετρήθηκαν τα μήκη των οργάνων του όπως και των τμημάτων που σχετίζονται με την ύπαρξη των πλάγιων ριζών καθώς επίσης έγινε εντοπισμός του σουπεροξειδικού ανιόντος. Τέλος εντοπίστηκε αερέγχυμα του οποίου ποσοτικοποιήθηκε η κατανομή στο φλοιώδες παρέγχυμα, τόσο σε δύο τύπους ριζών όσο και στο μεσοκοτύλιο. Κατά την ανάλυση των μετρήσεων διαπιστώθηκε ότι ο σπόρος του νεαρού φυτού μέχρι την 13η ημέρα έχει χάσει την περισσότερη νωπή και ξηρή του μάζα, ενώ την 9η ημέρα σημειώνει τη μέγιστη τιμή σε περιεχόμενο νερό. Το ριζικό σύστημα γενικά εμφανίζει συνεχή αύξηση στην νωπή του μάζα και τις 30 ημέρες. Η ξηρή του μάζα αυξάνει μέχρι την 9η ημέρα και μετά σταθεροποιείται. Η υγρασία του ριζικού αυξάνει συνεχώς, έχοντας μια κάμψη την 9η ημέρα και φθάνοντας την μέγιστη τιμή σε περιεχόμενο νερό την 22η. Τα επίπεδα των εκχυλίσιμων σακχάρων του ριζικού συστήματος αυξάνουν μέχρι την 12η ημέρα περνώντας δύο φάσεις αύξησης, μια γρήγορη μέχρι την 6η και μια αργή μέχρι την 12η, και στην συνέχεια μειώνονται μέχρι την 26η ημέρα. Το μήκος του αυξάνει μέχρι την 14η ημέρα και μετά σταθεροποιείται. Το σουπεροξειδικό ανιόν εντοπίστηκε και στους τρεις τύπους ριζών στο τμήμα Α και μόνο στις εκπτυγμένες και εκπτυσσόμενες πλάγιες ρίζες. Στις εμβρυακές ρίζες μέχρι την 25η ημέρα είχε σταματήσει οποιαδήποτε χρώση, ενώ στις βλαστογενείς υπήρχε μέχρι και την 29η . Ανάλογα εντοπίστηκε αερέγχυμα τόσο στην πρωτογενή και στις βλαστογενείς ρίζες όσο και στο μεσοκοτύλιο. Ο εντοπισμός υπήρξε στα τμήματα ELR και LR που έφεραν εκπτυσσόμενες και εκπτυγμένες πλάγιες ρίζες αντίστοιχα. Το αερέγχυμα έφθασε το 50% περίπου της επιφάνειας του φλοιώδους παρεγχύματος στο τμήμα LR της πρωτογενούς ρίζας και στο 23% στις βλαστογενείς ρίζες, ενώ στο ELR έφθασε το 39% περίπου και το 16% αντίστοιχα. Στο μεσοκοτύλιο έφθασε στο 50% της επιφάνειας του φλοιώδους παρεγχύματος. Το υπέργειο συμπεριφέρεται διαφορετικά σε σχέση με το ριζικό όσον αφορά την νωπή μάζα. Μέχρι την 25η ημέρα κρατά την μάζα του σταθερή και κατόπιν την μειώνει απότομα. Αντίθετα έχει την περίσσεια της ξηρής μάζας ενώ καταναλώνει νερό αντίστοιχα με τη νωπή μάζα. Τα επίπεδα των εκχυλίσιμων σακχάρων αυξάνουν στο υπέργειο μέχρι την 12η ημέρα και μετά μειώνονται. Συνολικά το φυτό αυξάνει το νωπό του βάρους μέχρι την 18η ημέρα και μετά σταθεροποιεί την ανάπτυξη του. Μειώνει την κατανομή της ξηρής του μάζας από την 5η ημέρα μέχρι την 13η και αυξάνει την κατανομή της περιεκτικότητας σε νερό μέχρι την 9η και μετά σταθεροποιεί την κατανομή. Στην ίδια κατάσταση παρατηρούνται τα επίπεδα των εκχυλίσιμων σακχάρων. Το φυτό αυξάνει μέχρι την 12η ημέρα την συσσώρευση των σακχάρων και στην συνέχεια από την 22η ημέρα και μετά η κατανομή είναι σταθερή. Στα περισσότερα όργανα οι κρίσιμες μέρες είναι η 6η που συνήθως σταματά η απότομη αύξηση στην κατανομή κάποιου οργάνου, η 12η που σταματά τελείως η αύξηση και προφανώς εξαντλείται η τροφοδοσία από τον σπόρο και οι μέρες 20 με 22 που πλέον το φυτό δείχνει έντονα σημάδια φυσιολογικής γήρανσης. Παρόλα αυτά, το σίγουρο είναι ότι το φυτό παρότι καταπονείται, ακολουθεί το αναπτυξιακό πρόγραμμα του με αργοπορία, προφανώς διότι δίνει προτεραιότητα στις διαδικασίες ανακύκλωσης των υλικών για υποστήριξη των αναπτυσσομένων οργάνων.

In the present postgraduate research was studied the growth of young plants of maize in stagnant (deionized) water. For this study young plants of maize (Zea mays) were developed for 30 days in booth in the laboratory in conditions of complete lack of nutrients. The various elements of biomass were measured, as the fresh and dry mass, as well as the content of the water of the plant organs. The levels of extractable sugars were determined for all the plant organs in the root system and in the upper part of the plant. Also was analyzed particularly the root system and were measured the lengths of the root types as sections that are related to lateral roots while also there was presence of superoxide anions. Finally aerenchyma was located and quantified its distribution in the cortex, so much in two types of roots as in the mesocotyl area. At the analysis of measurements it was realized that the seed of young plant up to the 13th day has lost most of his fresh and dry mass, while the 9th day it has the biggest value in content water. The root system in general presents continuous increase in its fresh mass all of the 30 days. It’s dry mass increases up to the 9th day and afterwards is stabilized. The humidity of root system increases continuously, having a bending the 9th day and reaching the biggest value in content water in 22nd. The levels of extractable sugars of the root system increases up to the 12th day passing two phases of increase, one fast up to the 6th and one slow up to 12th, and then are decreased up to the 26th day. The length of the root system increases up to the 14th day and afterwards is stabilized. The superoxide anion was also located in the three types of roots in section A and only in the lateral and early lateral roots. In the embryonic roots up to the 25th day it had stopped any pigmentation, while in adventitious (crown) roots it existed until the 29th. Proportionally aerenchyma was located in primary and in adventitious, as in mesocotyl respectively. The localization existed in the ELR and LR sections respectively. Aerenchyma reached 50% of the surface of the cortex in LR section of the primary root and in the 23% in the adventitious roots, while in the ELR reached the 39% and the 16% respectively. In the mesocotyl reached 50% of the surface of the cortex. The upper part of the plant behaves differently concerning root system with regard to the fresh mass. Up to the 25th day it keeps the mass constant and then abruptly decreases it. On the contrary it has excess of dry mass while it consumes water respectively with the fresh mass. The levels of extractable sugars increase in upper part of the plant up to the 12th day and afterwards are decreased. In general the plant increases the fresh weight up to the 18th day and afterwards stabilizes its growth. It decreases the distribution of dry mass from the 5th day up to 13th and increases the distribution of content in water up to 9th and afterwards stabilizes the distribution. In the same situation are observed the levels of extractable sugars. The plant increases up to the 12th day the accumulation of sugars and then from the 22nd day and afterwards the distribution is constant. In most plant organs the critical days are the 6th that usually stops the abrupt increase in the distribution of some organ, the 12th that stops completely the increase and obviously the feeding by the seed is exhausted and the days 20 with 22 that henceforth the plant shows intense marks of physiologic ageing. Nevertheless, as the plant is distressed, follows its developmental program with lateness, obviously because it gives priority in the processes of recycling of materials for support of developing organs.