Συμπεριφορά δύο ποικιλιών μπανανιάς υπό συνθήκες υπερεπάρκειας του βορίου

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η συγκριτική μελέτη της επίδρασης της υπερεπάρκειας του βορίου (Β) σε παραμέτρους που σχετίζονται με την αύξηση, την ανόργανη θρέψη, τη λειτουργία του φωτοσυστήματος ΙΙ, την ανατομία των φύλλων και το επίπεδο οξειδωτικής καταπόνησης φυτών των ποικιλιών μπανανιάς Grand Naine και FHIA-01. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε υπό συνθήκες υδροπονίας και διήρκεσε 83 μέρες. Τα φυτά αναπτύχθηκαν σε γλάστρες με αδρανές υπόστρωμα χαλαζιακής άμμου και περλίτη (1/2, v/v) και αρδεύονταν με θρεπτικό διάλυμα Hoagland, διαφοροποιημένο ως την περιεκτικότητά του σε βόριο. Οι επεμβάσεις του βορίου για την ποικιλία Grand Naine ήταν: 25 μΜ, 50 μΜ, 100 μΜ, 200 μΜ και 400 μΜ Β, ενώ για την ποικιλία FHIA-01 ήταν: 25 μΜ, 100 μΜ και 400 μΜ Β. Μάρτυρα του πειράματος αποτέλεσε η επέμβαση των 25 μΜ Β. Ανά συγκέντρωση Β (επέμβαση), χρησιμοποιήθηκαν 5 φυτά (επαναλήψεις). Την 81η ημέρα του πειράματος μετρήθηκε η χλωροφύλλη των φύλλων (όργανο SPAD) και διάφορες παράμετροι του φθορισμού των μορίων της χλωροφύλλης (F0, Fm, Fv, Fv/Fm, ΦPSII, qN, qP, ETR , NPQ) με τη συσκευή MINI-PAM. Επίσης, ελήφθησαν δείγματα, περιφερειακά του ελάσματος των φύλλων, που χρησιμοποιήθηκαν για τη λήψη ανατομικών παρατηρήσεων σε μικροσκόπιο φθορισμού καθώς και για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων της μαλονικής διαλδεΰδης, της προλίνης και του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Την 83η ημέρα, τα φυτά συγκομίστηκαν και τεμαχίστηκαν σε φύλλα, ψευδοβλαστό και ρίζα. Μετά την αποξήρανσή τους, καταγράφηκαν τα ξηρά βάρη και ακολούθησε η κονιοποίηση των επιμέρους δειγμάτων και η ανάλυσή τους για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων των στοιχείων B, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn και Na. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η υπερεπάρκεια του βορίου προκάλεσε: (α) μείωση του ξηρού βάρους των φύλλων, του υπέργειου τμήματος και συνολικά του φυτού, μόνο στην ποικιλία FHIA-01, (β) αύξηση των συγκεντρώσεων του βορίου σε φύλλα, ψευδοβλαστό και ρίζα και των δύο ποικιλιών, καθώς και της συνολικής πρόσληψης του βορίου από τα φυτά, (γ) σημαντικές μεταβολές στις συγκεντρώσεις ορισμένων ανόργανων στοιχείων (B, P, K, Mn) στα φύλλα, τον ψευδοβλαστό ή/και στη ρίζα και των δύο ποικιλιών, και συμπληρωματικά των Ca, Mg, Zn και Να στα φύλλα ή στον ψευδοβλαστό της FHIA-01, (δ) σημαντική μείωση της συνολικής πρόσληψης των στοιχείων Ca, Mg και Zn από τα φυτά της FHIA-01 και μόνο του Na στην Grand Naine, (ε) αύξηση της μαλονικής διαλδεΰδης μόνο στα φύλλα της FHIA-01, χωρίς μεταβολή των συγκεντρώσεων της προλίνης και του υπεροξειδίου του υδρογόνου, (στ) μείωση της χλωροφύλλης των φύλλων μόνο στην ποικιλία FHIA-01, (ζ) μείωση της μέγιστης φωτοχημικής ικανότητας του PSII (Fv/Fm) και, παράλληλα, αύξηση των παραμέτρων του βασικού (F0) και του μέγιστου (Fm) φθορισμού στα φύλλα μόνο της FHIA-01, (η) σημαντική αύξηση του πάχους του ελάσματος των φύλλων, με εντοπισμένη πάχυνση των άνω υποδερμικών κυττάρων και στις δύο ποικιλίες, (θ) διόγκωση των χλωροπλαστών των μεσοφυλλικών κυττάρων και στις δύο ποικιλίες, και (ι) εμφανή διάχυση του περιεχομένου των μεσοφυλλικών κυττάρων που, παράλληλα, περιείχαν λιγότερους χλωροπλάστες, μόνο στην ποικιλία FHIA-01. Συνοψίζοντας τα παραπάνω, τα φυτά της ποικιλίας FHIA-01 επέδειξαν μεγαλύτερη ευαισθησία στην υπερεπάρκεια του βορίου, σε σχέση με αυτά της ποικιλίας Grand Naine.

A greenhouse experiment was carried out to study comparatively the effects of high boron (B) in parameters related to growth, mineral nutrition, the functioning of photosystem II, the anatomy of the leaves and the level of oxidative stress on two banana cultivars, Grand Naine and FHIA-01. The experiment was performed under hydroponic conditions and lasted 83 days. The plants were grown in plastic pots containing an inert substrate consisted from sand and perlite (1/2, v/v). They were fertigated thrice a week with a full strength Hoagland's nutrient solution containing 25 μM, 50 μM, 100 μM, 200 μM and 400 μM B (Grand Naine) or 25 μM, 100 μM and 400 μM B (FHIA-01). Five plants (replicates) were used per each B treatment and cultivar. On the 81st day of the experiment, the chlorophyll of the leaves was measured (SPAD instrument) and several chlorophyll fluorescence parameters (F0, Fm, Fv, Fv / Fm, ΦPSII, qN, qP, ETR, NPQ) were determined with the MINI-PAM device. Also, peripheral leaf lamina samples were taken, for anatomical observations with fluorescence microscope, and for the determination of malondialdehyde, proline and hydrogen peroxide concentrations. On the 83rd day, the leaves, the pseudostem and the root of each experimental plant were separately collected, oven dried and milled to a fine powder. Afterwards, the concentrations of B, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, and Na were determined using standard methods. According to the results, an excess of boron caused: (a) reduction of the dry weight of the leaves, the over-ground part and the whole plant, only in FHIA-01, (b) increased boron concentrations in leaves, pseudostem and root of both cultivars, as well as the total B uptake of the plants, (c) significant changes in the concentrations of certain mineral elements (B, P, K, Mn) in leaves, pseudostem and/or the root of the two cultivars, contrary to Ca, Mg, Zn and Na in the leaves or pseudostem of FHIA-01, (d) a significant reduction of the total uptake of the elements Ca, Mg and Zn by the FHIA-01 plants, and only the Na uptake in Grand Naine, (e) increased malondialdehyde only in FHIA-01 leaves, (f) reduction of leaf chlorophyll only in FHIA-01, (g) reduction of the maximum photochemical efficiency of PSII (Fv / Fm) and, in parallel, increase of the parameters of the basal (F0) and the maximum (Fm) chlorophyll fluorescence only in FHIA-01 leaves, (h) significant increase in leaf lamina thickness, with localized thickening of the hypodermic cells in both cultivars, (i) swelling of chloroplasts of the mesophyll cells in both cultivars, and (j) apparent diffusion of mesophyll cell content, which contained less chloroplasts, alone in FHIA-01. Summarizing the above, the plants of FHIA-01 cultivar exhibited higher sensitivity to boron excess, relative to Grand Naine.