Аклімація фотосинтетичного апарату до помірної посухи у різних за толерантністю сортів пшениці

  • А. С. Кедрук Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0009-0005-9481-2687
  • О. О. Стасик Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0001-5023-2529
  • Д. А. Кірізій Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0001-6079-893X
  • О. Г. Соколовська-Сергієнко Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0001-6967-8221
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v33.1580
Ключові слова: Triticum aestivum L., сорти, посуха, фотосинтез, антиоксидантні ферменти, урожайність

Анотація

Мета. Посуха є одним із найшкідливіших абіотичних стресорів, що знижує продуктивність сільськогосподарських культур. Ми досліджували здатність фотосинтетичного апарату сортів озимої пшениці, які різняться толерантністю, адаптуватися до помірної посухи в умовах вегетаційного досліду. Методи. Визначали динаміку відносного вмісту води (ВВВ), вмісту хлорофілу, інтенсивності асиміляції СО2 (Pn) і активності антиоксидантних ферментів у хлоропластах прапорцевого листка посухостійкого сорту Єдність та менш посухостійких сортів Подільська Нива і Дарунок Поділля протягом тижневої помірної посухи в період цвітіння та тиждень після відновлення оптимального поливу. Результати. ВВВ і вміст хлорофілу послідовно знижувався від початку і до кінця періоду посухи. Натомість інгібування Pn було значно сильнішим на початку, ніж у кінці періоду посухи, в сортів Єдність і Подільська Нива і залишалося однаковим у сорту Дарунок Поділля. На 7-му добу відновлення поливу Pn в дослідних рослин усіх сортів повертався до рівня контролю, незважаючи на значно нижчий вміст хлорофілу. Висновки. Фотосинтетичний апарат стійкішого сорту має ліпшу здатність адаптуватися до тривалої помірної посухи, що пов’язано з вищою активністю антиоксидантних ферментів і сприяє меншим втратам зернової продуктивності.

Посилання

Leng G., Hall J. Crop yield sensitivity of global major agricultural countries to droughts and the projected changes in the future. Science of the Total Environment. 2019. Vol. 654. P. 811–821.doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.10.434.

Pequeno D. N. L., Hernandez-Ochoa I. M., Reynolds M., Sonder K., MoleroMilan A., Robertson R. D., Lopes M. S., Xiong W., Kropff M., Asseng S. Climate impact and adaptation to heat and drought stress of regional and global wheat production. Environ. Res. Lett. 2021. Vol. 16. 054070. doi: 10.1088/1748-9326/abd970.

Ahanger M. A., Siddique K. H. M., Ahmad P. Understanding drought tolerance in plants. Physiologia Plantarum. 2021. Vol. 172(2). P. 286–288. doi: 10.1111/ppl.13442.

Feller U. Drought stress and carbon assimilation in a warming climate: Reversible and irreversible impacts. J. Plant Physiol. 2016. Vol. 203. P. 84–94. doi: 10.1016/j.jplph.2016.04.002.

Stasik O. O., Kiriziy D. A., Sokolovska-Sergiienko O. G., Bondarenko O. Yu. Influence of drought on the photosynthetic apparatus activity, senescence rate, and productivity in wheat plants. Fiziol. rast. genet. 2020. Vol. 52(5). P. 371–387. doi: 10.15407/frg2020.05.371.

Stasik O. O. The response of photosynthetic apparatus of C3 plants to water deficits. Fiziologiia i biokhimiia kul'turnykh rastenii. 2007. Vol. 39(1). P. 14–27. [in Ukrainian]

Morgun V. V., Stasik O. O., Kiriziy D. A., Pryadkina G. O. Relations between reactions of photosynthetic traits and grain productivity on soil drought in winter wheat varieties contrasting in their tolerance. Fiziol. rast. genet. 2016. Vol. 48, No. 5. P. 371–381. doi: 10.15407/frg2016.05.371. [in Ukrainian]

Arndt S. K., Irawan A., Sanders G. J. Apoplastic water fraction and rehydration techniques introduce significant errors in measurements of relative water content and osmotic potential in plant leaves. Physiologia Plantarum. 2015. Vol. 155. P. 355–368. doi: 10.1111/ppl.12380.

Wellburn A. R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. J. Plant Physiol. 1994. Vol. 144. P. 307–313. doi: 10.1016/S0176-1617(11)81192-2.

Giannopolitis C. N., Ries S. K. Superoxide dismutase. Occurrence in higher plants. Plant Physiol. 1977. Vol. 59(2). P. 309–314. doi: 10.1104/pp.59.2.309.

Chen G.-X., Asada K. Ascorbate peroxidase in tea leaves: occurrence of two isozymes and the differences in their enzymatic and molecular properties. Plant and Cell Physiol. 1989. Vol. 30(7). P. 987–998. doi: 10.1093/oxfordjournals.pcp.a077844.

Schönbeck L. C., Schuler P., Lehmann M. M., Mas E., Mekarni L., Pivovaroff A. L., Turberg P., Groossiord C. Increasing temperature and vapour pressure deficit lead to hydraulic damages in the absence of soil drought. Plant, Cell & Environment. 2022. Vol. 45(11). P. 3275–3289. doi: 10.1111/pce.14425.

Sun M., Jiang F., Cen B., Wen J., Zhou Y., Wu Z. Respiratory burst oxidase homologue-dependent H2O2 and chloroplast H2O2 are essential for the maintenance of acquired thermotolerance during recovery after acclimation. Plant, Cell & Environment. 2018. 41(10). P. 2373–2389. doi: 10.1111/pce.13351.

Farooq M., Hussain M., Siddique K. H. M. Drought stress in wheat during flowering and grain-filling periods. Crit. Rev. Plant Sci. 2014. Vol. 33. P. 331–349. doi: 10.1080/07352689.2014.87529.

Tarasiuk M. V., Stasik О. О. The effect of drought at flowering stage on the dynamics of accumulation and remobilization of reserve water-soluble carbohydrates in stem segments of winter wheat varieties contrasting in drought resistance. Fiziol. rast. genet. 2022. Vol. 54(5). P. 429–449. doi: 10.15407/frg2022.05.429.