Συμπεριφορά της ιαπωνικής μουσμουλιάς υπό συνθήκες υπερεπάρκειας βορίου

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετηθεί η συμπεριφορά των φυτών της ιαπωνικής μουσμουλιάς υπό συνθήκες υπερεπάρκειας βορίου (Β). Για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν δύο πειράματα. Στο πρώτο πείραμα μελετήθηκε η επίδραση διαφόρων επιπέδων βορίου (25, 50, 100, 200 ή 400 μΜ Β), χορηγούμενων υδροπονικά, στην πρόσληψη, τις συγκεντρώσεις και την κατανομή του βορίου και άλλων ανόργανων στοιχείων στα φυτά, καθώς και στις συγκεντρώσεις των διαλυτών υδατανθράκων, του αμύλου και της προλίνης στα φύλλα ή/και στις ρίζες τους. Στο δεύτερο πείραμα τα φυτά αναπτύχθηκαν επίσης υδροπονικά με διαλύματα που περιείχαν είτε 25 μΜ Β (μάρτυρας) είτε 400 μΜ Β (επέμβαση υπερεπάρκειας βορίου). Διερευνήθηκε η απόκρισή τους σε ό,τι αφορά: (α) την πρόσληψη, τις συγκεντρώσεις και την κατανομή του βορίου και ορισμένων άλλων ανόργανων στοιχείων εντός των φυτών, (β) τις συγκεντρώσεις των διαλυτών υδατανθράκων, του αμύλου, της μαλονικής διαλδεΰδης, της προλίνης και του υπεροξειδίου του υδρογόνου στα φύλλα, στους βλαστούς ή/και στις ρίζες, και (γ) τις πιθανές μεταβολές στην ανατομία φύλλων και βλαστών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η ιαπωνική μουσμουλιά είναι ευαίσθητη έως πολύ ευαίσθητη καλλιέργεια στην υπερεπάρκεια βορίου, αφού ακόμη και η συγκέντρωση των 50 μΜ Β (περίπου 0,54 ppm Β) στο θρεπτικό διάλυμα προκάλεσε την εμφάνιση συμπτωμάτων τοξικότητας βορίου. Επίσης, το βόριο στα φυτά της ιαπωνικής μουσμουλιάς είναι ευκίνητο στοιχείο, αφού συσσωρεύεται επιλεκτικά στο φλοιό του βλαστού καθώς και στα νεότερα φύλλα. Υπό συνθήκες παρατεταμένης και μόνο έκθεσης των φυτών σε συνθήκες υπερεπάρκειας βορίου παρατηρήθηκε σημαντική μείωση της πρόσληψης των υπόλοιπων ανόργανων στοιχείων. Επιπλέον, υπό συνθήκες υπερεπάρκειας βορίου παρατηρήθηκαν αυξημένες τιμές μαλονικής διαλδεΰδης στους φυτικούς ιστούς, στοιχείο που καταμαρτυρεί την ύπαρξη βλαβών στις κυτταρικές μεμβράνες, πιθανόν λόγω οξειδωτικής καταπόνησής τους. Αντίθετα, δεν παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των διαφόρων επεμβάσεων βορίου σε ό,τι αφορά τα επίπεδα της προλίνης και του υπεροξειδίου του υδρογόνου στα φύλλα, στο φλοιό του βλαστού ή/και στις ρίζες. Ωστόσο, υπό συνθήκες υπερεπάρκειας βορίου παρατηρήθηκε σημαντική διαταραχή του μεταβολισμού των υδατανθράκων τόσο στα φύλλα όσο και στο φλοιό των βλαστών. Συγκεκριμένα, μειώθηκαν οι συγκεντρώσεις της σακχαρόζης και αυξήθηκαν αυτές της σορβιτόλης, της γλυκόζης και της φρουκτόζης. Επιπρόσθετα, από την ανατομική μελέτη των φύλλων προέκυψε πως η υπερεπάρκεια του βορίου προκάλεσε αύξηση του πάχους του ελάσματός τους, κυρίως λόγω της αύξησης του πάχους του σπογγώδους παρεγχύματός τους. Τέλος, η ανατομική μελέτη των βλαστών έδειξε ξεκάθαρα πως η υπερεπάρκεια του βορίου επιταχύνει τη δευτερογενή αύξησή τους.

The purpose of this work was to study the behavior of the Japanese Loquat plant under conditions of excessive boron (B). For this reason, two experiments were performed. Τhe first experiment studied the effect of different boron levels (25, 50, 100, 200 or 400 μM B), administered hydroponic, on the intake, the concentrations measured, the distribution of boron and other minerals in the plant, and the concentration of the soluble carbohydrates, starch and proline, in the leaves and / or the roots. In the second experiment the plants were also grown hydroponically and were treated with solutions containing either 25 μM B (control) or 400 μM B (excess boron treatment). The following were studied: (a) Boron intake, concentration and distribution of boron and other minerals in the plant, (b) concentration of soluble carbohydrates, starch, malonic dialdehyde, proline and hydrogen peroxide, in leaves, stems and / or roots; and (c) potential changes in leaf and shoot anatomy. According to the results, the Japanese Loquat plant is sensitive to very sensitive to excess boron, since, even the concentration of 50 μM B (about 0,54 ppm B) in the solution, caused boron toxicity symptoms. Also, boron is a mobile element in Japanese Loquat, and selectively accumulates in the cortex of the shoot and the youngest leaves. Only under conditions of prolonged exposure of plants to an excess of boron resulted in a significant reduction in the intake of other minerals. Moreover, under excess boron conditions, elevated levels of malonic dialdehyde were observed in plant tissues, evidence that testifies a damage to the membrane of the cells, possibly due to oxidative stress. On the contrary, no statistically significant differences for the various treatments with boron, in the levels of proline and hydrogen peroxide in leaves, bark of the stem and / or roots. However, under excess boron, disorder of carbohydrate metabolism was observed, both in the leaves and the bark of the shoots. Specifically, concentration of sucrose decreased while concentration of sorbitol, glucose and fructose were increased. Additionally, the anatomical study of the leaves showed that excess of boron increased the thickness of the laminates, mainly due to the increase of the thickness of the spongy parenchyma. Finally, the anatomical study of the stems clearly showed that boron excess accelerates their secondary growth.