Вплив режимів зволоження ґрунту на ріст, фотосинтетичну здатність, біохімію листя та репродуктивні можливості інвазивного агрономічного бур’яну; Lactuca serriola

Ролі Збір даних, Формальний аналіз, Написання - оригінальний проект

Партнерський центр з управління навколишнім середовищем, Школа наук про життя та здоров'я, Університет Федерації, Австралія, гора Хелен, штат Вікторія, Австралія

Ролі Концептуалізація, курація даних, дослідження, методологія, адміністрування проектів, ресурси, нагляд, перевірка, написання - огляд та редагування

Нагляд за ролями, перевірка, написання - огляд та редагування

Партнерський центр з рослинництва, Квінслендський альянс сільського господарства та інновацій продовольства (QAAFI), Квінслендський університет, Гаттон, Квінсленд, Австралія

Методологія ролей, нагляд, перевірка

Методологія ролей, нагляд, перевірка, написання - огляд та редагування

Філіальна школа науки, техніки та охорони здоров'я, Університет RMIT, Бундура, Вікторія, Австралія

Ааканша Чадха,
Сінгараєр К. Флорентійський,
Бхагірат С. Чаухан,
Бенджамін Лонг,
Мітхіла Джаясундера

Цифри

Анотація

Цитування: Chadha A, Florentine SK, Chauhan BS, Long B, Jayasundera M (2019) Вплив режимів зволоження ґрунту на ріст, фотосинтетичну здатність, біохімію листя та репродуктивні можливості інвазивного агрономічного бур’яну; Lactuca serriola. PLoS ONE 14 (6): e0218191. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218191

Редактор: Хосе Луїс Гонсалес-Андухар, Instituto Agricultura Sostenible, ІСПАНІЯ

Отримано: 24 січня 2019 р .; Прийнято: 28 травня 2019 р .; Опубліковано: 28 червня 2019 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в рукописі та в допоміжних файлах.

Фінансування: Автори не фінансували цю роботу.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Здатність переживати посуху відрізняється між видами, всередині виду та стадією розвитку рослини залежно від інтенсивності та тривалості водно-стресових умов [1, 2, 8]. Відомо, що дефіцит вологи в першу чергу характеризується сигналізацією посухи в коренях, зменшенням водного потенціалу листя, закриттям продихів і зневодненням клітин [9]. Вторинними або довгостроковими ефектами стресового зволоження ґрунту є зменшення збільшення та росту клітин, зменшення клітинної та метаболічної активності, інгібування фотосинтезу, втрата тургору, виробництво активних форм кисню та змінене розподіл вуглецю [1, 9, 10].

Встановлено, що стрес із посухи є важливим обмежуючим фактором для росту та розвитку рослин. Це заважає рослинам досягти максимального потенціалу росту, встановленого їх генотипами [1, 5]. Зростання здійснюється за рахунок збільшення клітин, їх поділу та диференціації та включає складну взаємодію генетичних, фізіологічних, екологічних та морфологічних подій. Стрес вологи впливає на ці події, оскільки порушення мітозу та втрата тургору призводить до обмеженого поділу клітин та утрудненого подовження клітин відповідно, що, в свою чергу, спричиняє знижений ріст [11, 12]. Під час водного стресу вироблення абсцизової кислоти викликає закриття устьиць, внаслідок чого відбувається зниження рівня міжклітинного СО2, а отже, зменшення фотосинтезу [10, 13]. Одночасно відбуваються метаболічні зміни у фотосинтетичних пігментах та компонентах [14, 15], і відбувається зниження функціонування ферментів циклу Кальвіна, що в цілому призводить до зниження росту та врожайності рослин [16].

Переважаючі фактори макро- та мікросередовища, такі як умови стресового стану води, викликають у рослин інстинкти виживання, які спричиняють зміни в їх біохімічних процесах як пристосувальний захід. В умовах вологого стресу виробництво активних форм кисню збільшується, і як пристосувальний захід рослини виробляють ферментативні антиоксиданти, щоб обмежити окислювальну деградацію. Для підтримки клітинної гідратації рослини шляхом осмотичної перебудови синтезують і накопичують розчинені речовини, які виконують функцію осмолітів у клітинах і допомагають у збереженні клітинної структури, її компонентів та захисті метаболічних функцій [17, 18].

Фактори навколишнього середовища, що діють на шкоду здоров’ю рослин, мають посилений вплив, поки рослина перебуває у фазі росту, і зменшує репродуктивне розподіл насіння, що може призвести до виробництва як меншої, так і меншої кількості насіння. Вони також можуть впливати на такі якості якості насіння, як спокій насіння та хімічний захист [19, 20]. Дефіцит води під час дозрівання насіння також впливає на спокій та схожість насіння бур’янів [21]. Таким чином, адаптаційні заходи, включені рослиною у відповідь на стресові умови, включаючи асиміляцію вуглецю, розподіл фотоасимілятів у різні частини та збереження його репродуктивної здатності, все це сприяє витривалості виду рослини в умовах екологічного стресу [22].

Стверджувалося, що здатність Lactuca serriola адаптуватися до різноманітних макро- та мікроекологічних умов у ряді країн відповідає за її успішне встановлення та розповсюдження [23, 24]. Хоча L. serriola була встановлена і зростає в декількох різних кліматичних умовах, взаємодія між ростом L. serriola та оточуючими факторами навколишнього середовища, такими як вміст вологи в ґрунті, рівень солоності ґрунту та погодно-кліматичні умови, не була кількісно визначена до останнього часу. Розуміння впливу різних режимів зволоження грунту на L. serriola є основною вимогою, яка допомагає нам прогнозувати її розповсюдження, наслідки впливу та розробляти відповідні методи утримання.

Матеріали і методи

Експериментальний дизайн

Експеримент проводився з використанням повністю рандомізованої конструкції, розташованої в теплиці з регульованою температурою в університеті Федерації університету Маунт-Хелен, Австралія, з грудня 2017 року по квітень 2018 року. Теплиця підтримувалась при температурі 26/18 ° C вдень/вночі і 50% - 60% відносна вологість.

Експеримент складався з 56 горщиків, кожен з яких містив по одній розсаді L. serriola. На початку лікування горщики були випадковим чином відібрані та позначені для обробок. Як детально видно на рис. 1, з 56 саджанців 14 було виділено на кожну обробку з водоємністю 100%, 75%, 50% і 25%. Потім 14 горщиків у кожній обробці розділили на дві групи по сім і позначили два урожаї, перший урожай був на 28 дні, коли рослини знаходились у стадії вегетативного росту, а другий урожай був на 75 дні, коли рослини були в репродуктивна стадія. З семи рослин, зібраних у перший урожай від кожної обробки, чотири використовували для аналізу біомаси та вимірювання площі листя, а інші три використовували для біохімічного аналізу. З семи рослин, зібраних під другий урожай, чотири використовували для аналізу біомаси та вимірювання площі листя, а решта три використовували для збору насіння для перевірки плодючості.