Ewa Pociecha 1, Agnieszka Płażek 1, Zbigniew Zwierzykowski 2
1 Katedra Fizjologii Roślin, Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie
2 Instytut Genetyki Roślin Polskiej Akademii Nauk w Poznaniu
Wstęp
Trawy i zboża zimujące w polu spotykają się z wieloma czynnikami streso-wymi. Oprócz mrozu i patogenów śniegowych muszą wytrzymać długie zaleganie pokrywy śniegowej, brak światła lub jego niewielkie natężenie. W wyniku zaha-mowanej fotosyntezy mogą one korzystać głównie z zapasów zgromadzonych przed nadejściem mrozów i opadami śniegu. Walka z grzybami powodującymi pleśń śniegową polega zatem głównie na zdolności hydrolizowania węglowodanów zapasowych i wykorzystaniu ich do syntezy związków niezbędnych w reakcji odpornościowej m.in. fenoli. Ważną rolę w nabywaniu mrozoodporności, a zwłaszcza odporności na patogeny pleśni śniegowej pełni fruktoza. Wchodzi ona w skład fruktanów, polimerów z jedną końcową cząsteczką sacharozy. Według GAUDET i in.
[2001] wysoki poziom fruktanów charakteryzuje odmiany traw i zbóż odporne na pleśń.
W ostatnich latach androgeneza stała się bardzo efektywną metodą selekcji genotypów w obrębie kompleksu Lolium-Festuca, zawierających kombinacje genów trudne do uzyskania tradycyjnymi metodami hodowlanymi [HUMPHREYS i in. 1998].
Ostatnie badania wykazały, że część roślin androgenicznych otrzymanych z Festulolium (F. pratensis × L. multiflorum) charakteryzowała się dobrą tolerancją temperatur mrozowych i odpornością na atak patogenów śniegowych niezależnie od tego, czy formy rodzicielskie były podatne czy odporne na stres abiotyczny i biotyczny [RAPACZ i in. 2005].
Celem eksperymentu była ocena zmian w zawartości cukrów rozpuszczalnych i ogólnej puli fenoli, jakie zachodzą w roślinach przetrzymywanych w ciemności i niskiej temperaturze. Podjęto próbę odpowiedzi na pytanie, czy na podstawie tych parametrów można ocenić potencjalne możliwości Festulolium do przetrwania niekorzystnych warunków zimowych.
E. Pociecha, A. Płażek, Z. Zwierzykowski 96
Materiał i metody Materiał roślinny
Badania przeprowadzono na dwóch androgenicznych formach Festulolium oznaczonych numerami roboczymi 715 i 768, uzyskanych z tetraploidalnego mie-szańca F1 Festuca pratensis (2n = 4x = 28) × Lolium multiflorum (2n = 4x = 28) [ZWIERZYKOWSKI i in. 2001]. Materiał ten pochodził z populacji zawierającej 198 androgenicznych roślin, które były oceniane pod względem mrozoodporności w doświadczeniu polowym Stacji Doświadczalnej Oceny Odmian w Łopusznej, w ramach projektu sponsorowanego przez Unię Europejską „Ekologiczne użytki zielone wytrzymałe na stresy środowiskowe” (SAGES-QLK5-CT-2000-00764). Genotypy wybrane na podstawie polowej oceny zimotrwałości, przeprowadzonej w sezonach 2000/2001 i 2001/2002 wykazywały zróżnicowany poziom tolerancji na mróz i podatności na Microdochium nivale powodujące pleśń śniegową: genotyp 715 był bardziej odporny na infekcję grzybową niż genotyp 768.
Warunki wzrostu
Rośliny po klonowaniu wzrastały przez 4 tygodnie w komorze szklarniowej w temperaturze 18°C i przy sześciogodzinnym świetle dziennym, uzupełnianym przez czterogodzinne doświetlanie lampami sodowymi (250 µmol⋅m2⋅s1 PPFD). W czasie wzrostu rośliny jednokrotnie zasilano granulowanym nawozem do traw (Trawnik polski Universal, producent: Elkner Service, Barenbrug). Po przeniesieniu z komory szklarniowej rośliny umieszczano w ladzie chłodniczej w ciemności w 2°C. Analizy zmian zawartości związków fenolowych i cukrów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia wykonywano przed umieszczeniem roślin w ladach (traktowano je jako wartości kontrolne), a następnie kolejno po 1, 2, 3, 4, 5, 6 tygodniach wzrostu w chłodzie i w ciemności.
Zawartość związków fenolowych
Całkowitą zawartość związków fenolowych w liściach mierzono metodą ko-lorymetryczną z użyciem odczynnika Folina-Ciocalteau [SINGLETON, ROSSI 1965]. 250 mg próbki pobierane z trzeciego liścia zagotowywano w 1 cm3 80% alkoholu etylowego w celu strącenia białek. Następnie próbki homogenizowano w 4 cm3 80%
etanolu i wirowano przez 20 minut przy 4000 rpm. Supernatant zlewano znad osadu, rozcieńczano wodą, a następnie mieszano z 20% Na2CO3 i odczynnikiem Folina-Ciocalteau. Absorbancję roztworu mierzono w spektrofotometrze LKB Ultrospec II przy λ = 760 nm. Całkowitą zawartość fenoli, przeliczaną według krzywej kalibracyjnej sporządzonej dla kwasu chlorogenowego przedstawiono w mg⋅g1 św.m.
Pomiary wykonano w 5 powtórzeniach (w 5 próbkach pobranych z pięciu różnych roślin danego obiektu).
Zawartość ogólnej puli cukrów rozpuszczalnych
Analizę ogólnej puli węglowodanów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia wykonano metodą antronową [ZAGRODZKI i in. 1969]. Odważano po 0,2 g świeżej masy liści lub węzłów krzewienia, a następnie homogenizowano w 5 cm3 wody destylowanej. Kolejną porcją (5 cm3) wody przepłukiwano końcówkę roboczą urządzenia. Ekstrakt odwirowywano przez 20 minut przy 4000 rpm, po czym zlewano supernatant. W celu strącenia białek do 5 cm3 supernatantu dodawano 1 cm3 bezwodnego octanu cynku (230 g⋅dm3) oraz 1 cm3 żelazocjanku potasu (150 g⋅dm3), mieszano na wstrząsarce laboratoryjnej oraz odwirowywano. Supernatantu pobierano
ZMIANY ZAWARTOŚCI FENOLI I WĘGLOWODANÓW ... 97 po 1 cm3 (liście) lub 0,2 cm3 (węzły) i prze-noszono go do szklanych probówek, następnie dodawano odpowiednio po 1 cm3 i 1,8 cm3 wody. Probówki umieszczano w lodzie, po czym powoli po ściankach dodawano 4 cm3 20% antronu (Sigma-Aldrich) w stężonym H2SO4 i ponownie mieszano na wstrząsarce laboratoryjnej. Następnie przenoszono próbki na łaźnię wodną i ogrzewano przez 5 minut w temperaturze 90°C.
Po szybkim schłodzeniu próbek w łaźni lodowej mierzono absorbancję przy λ = 620 nm względem próby ślepej bez cukru (2 cm3 wody + 4 cm3 antronu). Stężenie cukru obliczono na podstawie krzywej kalibracyjnej przygotowanej dla roztworu glukozy.
Pomiary wykonano w 5 powtórzeniach dla każdego badanego obiektu.
Zawartość ketoz
W tych samych ekstraktach oznaczono zawartość ketoz metodą rezorcynową [SOUTHGATE 1991]. Odmierzano 0,2 cm3 ekstraktu i uzupełniano go wodą do objętości 2 cm3, następnie dodawano 3 cm3 5% rezorcyny w etanolu i 3 cm3 (NH4)2Fe(SO4)2 w HCl. Po wymieszaniu próbki wstawiano do łaźni wodnej na 40 minut do 80°C. Po ich schłodzeniu w lodzie mierzono absorbancję przy długości fali λ = 480 nm. Stężenie cukru obliczono na podstawie krzywej kalibracyjnej przygotowanej dla roztworu fruktozy.Pomiary wykonano w 5 powtórzeniach dla każdego badanego obiektu.
Wyniki Zawartość fenoli
W przypadku mrozoodpornego genotypu 715 wysoki poziom fenoli utrzymywał się do drugiego tygodnia wzrostu w chłodzie i ciemności, po czym obserwowano stopniowe jego obniżanie (rys. 1).
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
0 1 2 3 4 5 6
tygodnie w 2°C i w ciemności; weeks at 2°C and in dark mg kwasu chlorogenowego/gświeŜej masy mg chrogenic acid per g fresh matter
-715
768
E. Pociecha, A. Płażek, Z. Zwierzykowski 98
Rys. 1. Zmiany w poziomie zawartości związków fenolowych w liściach androgenicznych form Festulolium genotypów 715 i 768 podczas 6 tygodniowego wzrostu w ciemności i 2°C. Średnie arytmetyczne z 5 powtórzeń +/ błąd standardowy Fig. 1. Changes in phenolic amount in leaves of androgenic Festulolium genotypes nos.
715 and 768 during 6 week-growth in dark and at 2°C. Mean values of 5 replicates
+/ SE
Genotyp 768 reagował na ciemność i chłód wzrostem zawartości fenoli, ale dopiero po 3 tygodniach wzrostu. W roślinach obu badanych genotypów po 6 tygodniach wpływu ciemności w 2°C poziom fenoli obniżył się do wartości kontrolnych.
Zawartość ogólnej puli cukrów rozpuszczalnych
U genotypów 715 i 768 stwierdzono istotny wzrost stężenia cukrów w liściach po 3 tygodniach eksperymentu, a w następnych tygodniach obserwowano stopniowy jego spadek (rys. 2).
Fig. 2. Zmiany w poziomie zawartości węglowodanów rozpuszczalnych w liściach an-drogenicznych form Festulolium genotypów 715 i 768 podczas 6 tygodniowego wzrostu w ciemności i 2°C. Średnie arytmetyczne z 5 powtórzeń +/ błąd stan-dardowy
Fig. 2. Changes in soluble carbohydrate amount in leaves of androgenic Festulolium genotypes 715 and 768 during 6 week-growth in dark and at 2°C. Mean values of 5 replicates +/ SE
Wzrost zawartości cukrów u genotypu 715 był znacznie większy, w porównaniu do
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 1 2 3 4 5 6
tygodnie w 2°C i w ciemności;weeks at 2°C and in dark mg:g-1św.m.; FM
715
768
ZMIANY ZAWARTOŚCI FENOLI I WĘGLOWODANÓW ... 99 genotypu 768. U roślin obu badanych genotypów, po 6 tygodniach wzrostu w cie-mności i chłodzie zawartość cukrów rozpuszczalnych zmniejszyła się poniżej poziomu wyjściowego (kontrolnego). W węzłach krzewienia roślin kontrolnych więcej cukrów rozpuszczalnych odnotowano u genotypu 715 (rys. 3). W ciągu pierwszego tygodnia wzrostu w ciemności i chłodzie nastąpił gwałtowny spadek poziomu cukrów rozpuszczalnych u obu genotypów. W ciągu następnego tygodnia poziom ten uległ zwiększeniu u genotypu 715, podczas gdy u genotypu 768 się nie zmienił. Po trzecim tygodniu eksperymentu odnotowano systematyczne obniżanie się zawartości cukrów rozpuszczalnych u obu badanych genotypów. Po 6 tygodniach ciemności i chłodu stężenie węglowodanów drastycznie się zmniejszyło, jednakże w węzłach krzewienia genotypu 715 zawartość węglowodanów była istotnie większa.
Fig. 3. Zmiany w poziomie zawartości węglowodanów rozpuszczalnych w węzłach krzewienia androgenicznych form Festulolium genotypów 715 i 768 podczas 6 tygodniowego wzrostu w ciemności i 2°C. Średnie arytmetyczne z 5 powtórzeń
+/ błąd standardowy
Fig. 3. Changes in soluble carbohydrate amount in crowns of androgenic Festulolium genotypes 715 and 768 during 6 week-growth in dark and at 2°C. Mean values of 5 replicates +/ SE
Zmiany zawartości ketoz podczas sześciu tygodni ciemności i chłodu prze-biegały dynamicznie, zarówno w liściach, jak i węzłach. Udział ketoz w ogólnej puli zawartości cukrów w liściach zmniejszał się do drugiego tygodnia wzrostu
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0 1 2 3 4 5 6
tygodnie w 2°C i w ciemności;weeks at 2°C and in dark mg:g-1św.m.; FM
715
768
E. Pociecha, A. Płażek, Z. Zwierzykowski 100
w ciemności, po czym odnotowano przejściowy wzrost ich zawartości (w trzecim i czwartym tygodniu), (rys. 4). Po sześciu tygodniach eksperymentu u genotypu 715 zawartość ta zwiększyła się dwukrotnie.
W węzłach krzewienia genotypu zimotrwałego 715 stwierdzono bardzo wysoki poziom ketoz. W miarę upływu czasu przebywania roślin w chłodzie i ciemności zawartość ketoz w tych organach ulegała zmniejszeniu. Najmniejszy udział ketoz w ogólnej puli cukrów rozpuszczalnych odnotowano w trzecim tygodniu wzrostu w chłodzie i ciemności, a zmiany te towarzyszyły zwiększeniu ogólnej puli cukrów w liściach (rys. 5).
Fig. 4. Proporcje między zawartością ketoz i pozostałych węglowodanów rozpuszczalnych w liściach androgenicznych form Festulolium genotypów 715 i 768 podczas 6 tygodniowego wzrostu w ciemności i 2°C. Średnie arytmetyczne z 5 powtórzeń +/
błąd standardowy
Fig. 4. Proportions of ketoses and other soluble carbohydrate amount in leaves of an-drogenic Festulolium genotypes 715 and 768 during 6 week-growth in dark and at 2°C. Mean values of 5 replicates +/ SE
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
715 0
768 715 1
768 715 2
768 715 3
768 715 4
768 715 5
768 715 6
768
tygodnie w 2°C i w ciemności; weeks at 2°C and in dark mg:g-1św.m.; FM
ketozy; ketoses
inne węglowodany rozpuszczalne; other soluble carbohydrates
ZMIANY ZAWARTOŚCI FENOLI I WĘGLOWODANÓW ... 101
Fig. 5. Proporcje między zawartością ketoz i pozostałych węglowodanów rozpuszczalnych w węzłach androgenicznych form Festulolium genotypów 715 i 768 podczas 6 tygodniowego wzrostu w ciemności i 2°C
Fig. 5. Proportions of ketoses and other soluble carbohydrate amount in crowns of androgenic Festulolium genotypes 715 and 768 during 6 week-growth in dark and at 2°C
Stosunek zawartości cukrów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia zmieniał się dynamicznie w ciągu 6 tygodni eksperymentu (rys. 6). W roślinach kontrolnych akumulacja węglowodanów rozpuszczalnych następowała głównie w węzłach krzewienia. W kolejnych tygodniach ciemności i chłodu wzrosło stężenie cukrów w liściach, lecz nadal odnotowywano przeważające ich gromadzenie się w węzłach. Najintensywniejsze odprowadzenie cukrów do liści obserwowano w trzecim tygodniu wzrostu w ciemności i 2°C. Największą zawartość cukrów w liściach w tym czasie obserwowano u mrozoodpornego genotypu 715.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
715 0
715 1
715 2
715 3
715 4
715 5
715 6 ketozy; ketoses
inne węglowodany rozpuszczalne; other soluble carbohydrates
tygodnie w 2°C i w ciemności; weeks at 2°C and in dark mg:g-1św.m.; FM
E. Pociecha, A. Płażek, Z. Zwierzykowski Festulolium genotypes 715 and 768 during 6 week-growth in dark and at 2°C
Dyskusja
W prezentowanej pracy w symulowanych warunkach panujących pod pokrywą śnieżną (rośliny były przetrzymywane w 2°C i w ciemności) przeprowadzono analizę zmian w poziomie związków fenolowych oraz węglowodanów rozpuszczalnych substancji organicznych odgrywających kluczową rolę w walce z patogenami. W liściach badanych genotypów Festulolium następował najpierw wzrost zawartości związków fenolowych, a później stopniowy jej spadek. Inicjacja szlaku fenolowego mogła być odpowiedzią na stres niskiej temperatury oraz ciemności. Synteza różnych związków fenolowych odgrywających głównie funkcje ochronne może być uznana za prawidłową reakcję roślin na tak trudne warunki wegetacji. Ponadto, wiele związków fenolowych pełni rolę „wychwytywaczy” wolnych rodników, zapobiegając tym samym uszkodzeniom, które mają miejsce w warunkach stresowych [CHALKER-SCOTT
1999]. Początkowy wzrost ogólnej puli związków fenolowych u obu badanych genotypów może świadczyć o inicjacji szlaku syntezy fenylopropanoidów, które są następnie zużywane m.in. do wzmocnienia ściany komórkowej, prawdopodobnie w procesie syntezy ligniny. Po 6 tygodniach eksperymentu obserwowano spadek
0
ZMIANY ZAWARTOŚCI FENOLI I WĘGLOWODANÓW ... 103 zawartości fenoli, co mogłoby potwierdzić hipotezę o ich wykorzystaniu w syntezie ligniny. Synteza ligniny uruchamiana jest bądź w celu uszczelnienia ściany komórkowej, bądź też jest swojego rodzaju rozładowaniem nadmiaru energii, która nie może być wykorzystana w innych procesach metabolicznych [BALAQUER i in. 1995]. Związki fenolowe są akumulowane w trakcie działania różnych stresów m.in. niskiej temperatury [DIXON, PAIVA 1995]. W czasie hartowania roślin na mróz może zatem wynikał ze zwiększonej lignifikacji ścian komórkowych.
Zimą liście traw obumierają, natomiast duże nagromadzenie cukrów, najczęściej fruktanów w węzłach krzewienia daje roślinie większe szanse na przetrwanie niekorzystnego okresu i wznowienie wzrostu wiosną po ustąpieniu stresu. BERTRAND i in. [2003] badali wpływ warunków beztlenowych i niskiej temperatury na poziom węglowodanów u różnych gatunków roślin zimujących w polu. Zawartość sacharozy, fruktozy, glukozy i fruktanów wzrastająca u odpornej na mróz tymotki łąkowej pozwalała jej na lepsze przezimowanie, podczas gdy u gatunków mniej odpornych (lucerny, koniczyny czerwonej) poziom cukrów w zimie obniżał się.
W procesie obronnym przeciwko patogenom cukry są nie tylko źródłem energii, ale również prekursorami wielu związków organicznych ważnych dla obrony przed chorobą. GAUDET i in. [2001] uważają, że wczesny siew pszenicy ozimej umożliwiający akumulację węglowodanów rozpuszczalnych jest kluczowy dla późniejszej odporności na pleśń. Wcześnie siane rośliny akumulują podczas jesieni i zimy mniej cukrów prostych, a więcej wysokospolimeryzowanych fruktanów niż rośliny siane późno.
Korelację wykrytą pomiędzy odpornością na pleśń a zawartością fruktanów i stopniem ich polimeryzacji u późno sianych genotypów autorzy ci tłumaczą „maskowaniem”
genotypowej odporności na pleśń u wcześnie sianych roślin. Autorzy śledzili zmiany zawartości cukrów prostych (fruktozy, glukozy i sacharozy) oraz fruktanów w węzłach krzewienia w kolejnych miesiącach od września do kwietnia, podczas których w zależności od odmiany obserwowali wahania w koncentracji cukrów. Wspólną cechą u odmian odpornych na pleśń była akumulacja cukrów prostych na średnim, a fruktanów na wysokim poziomie. Zawartość cukrów prostych nie korelowała z żadnymi zmianami odporności na pleśń, niezależnie od daty siewu. Odmiany odporne na tę chorobę akumulowały natomiast fruktany w wysokiej koncentracji w zależności od terminu siewu. Wyniki te zdają się potwierdzać dane uzyskane w prezentowanej pracy, podczas której w ciągu 6 tygodni ciemności obserwowano zmiany ogólnej zawartości cukrów prostych. Wzrost stężenia cukrów rozpuszczalnych w ciemności może świadczyć o intensywnej hydrolizie takich węglowodanów zapasowych, jak skrobia czy fruktany. Generalnie, u roślin obu badanych genotypów po 6 tygodniach w chłodzie i w ciemności następowało wyczerpywanie się zapasów węglowodanów, w porównaniu do wartości odnotowanych u roślin przed chłodzeniem. Stężenie cuk-rów rozpuszczalnych w węzłach krzewienia generalnie podlegało różnych wahaniom, a po 6 tygodniach ciemności i chłodu zmniejszyło się drastycznie, co również, jak w przypadku zmian odnotowanych w liściach, może świadczyć o wyczerpywaniu się za-pasów. W przypadku badanych roślin Festulolium związki te mogły być z początku transportowane z węzłów krzewienia do liści (ich poziom w węzłach spadał a w liściach wzrastał).
E. Pociecha, A. Płażek, Z. Zwierzykowski 104
Podsumowując, na podstawie zmian w poziomie związków fenolowych i wę-glowodanów rozpuszczalnych wykazano, że genotyp odporny lepiej gospodarował badanymi związkami w zastosowanych warunkach doświadczalnych, co może sta-nowić jedną z podstaw jego lepszej zimotrwałości. Badane parametry pozwalają zatem na ocenę potencjalnych zdolności Festulolium do przetrwania zimy.
Wnioski
1. Zimotrwałość badanych genotypów Festulolium zależy od zmian przebiega-jących w poziomie fenoli i cukrów rozpuszczalnych w czasie występowania chłodu i braku światła.
2. U obu badanych genotypów Festulolium po 6 tygodniach w chłodzie i w ciemności następuje wyczerpywanie się zapasów węglowodanów w porów-naniu do wartości wyjściowych odnotowanych u roślin przed przeniesieniem do warunków chłodu i ciemności.
3. Bardziej zimotrwały genotyp 715 charakteryzuje się większą zawartością węglowodanów rozpuszczalnych, zarówno w liściach, jak i w węzłach krze-wienia, w porównaniu do roślin mniej zimotrwałego genotypu 768.
4. U bardziej zimotrwałego genotypu 715 wzrost zawartości fenoli u roślin przetrzymywanych w chłodzie i w ciemności następuje wcześniej niż u geno-typu 768, co może świadczyć o szybszej u genogeno-typu 715 inicjacji szlaku syntezy fenylopropanoidów.
5. Analiza porównawcza zawartości cukrów rozpuszczalnych i związków feno-lowych może stanowić podstawę oceny zimotrwałości genotypów Festulolium.
Literatura
BALAQUER L.,BARNES J.D.,PANICUCCI A.,BORLAND A.M.1995. Production and utiliza-tion of assimilates in wheat (Triticum aestivum L.) leaves exposed to elevated O3 and/or CO2. New Phytol. 129: 557568.
BERTRAND A.,CASTONGUAY Y.,NADEAU P.,LABERGE S.,MICHAUD R.,BELANGER G.,RO
-CHETTE P.2003. Oxygen deficiency affects carbohydrate reserves in overwintering fo-rage crops. J. Exp. Bot. 54: 17211730.
CAMPBELL M.M.,ELLIS B.E.1992. Fungal elicitor-mediated responses in pine cell cul-tures: cell wall-bound phenolics. Phytochemistry 3: 737742.
CHALKER-SCOTT L. 1999. Environmental significance of anthocyanins in plant stress responses. Photochem. Photobiol. 70: 19.
DIXON R.A.,PAIVA N.L. 1995. Stress-induced phenylpropanoid metabolism. Plant Cell 7: 10851097.
GAUDET D.A.,LAROCHE A.,PUCHALSKI B.2001. Seeding date alters carbohydrate accu-mulation in winter wheat. Crop Sci. 41: 728738.
HAKULINEN J.,SORJONEN S., JULKUNEN-TIITTO R. 1999.Leaf phenolics of three willow clones differing in resistance to Melampsora rust infection. Physiol. Plant. 105 662669.
ZMIANY ZAWARTOŚCI FENOLI I WĘGLOWODANÓW ... 105 HUMPHREYS M.W.,ZARE A.G.,PAŠAKINSKIENË I.,THOMAS H.,ROGERS W.J.,COLLIN H.A.
1998. Interspecific genomic rearrangements in androgenic plants derived from a Lo-lium multiflorum × Festuca arundinacea (2n = 5x = 35) hybrid. Heredity 80: 7882.
ISIHARA A.,OHTSU Y.,IWAMURA H.1999. Induction of biosynthetic enzymes for avent-hramides in elicitor-treated oat leaves. Planta 208: 512518.
MODAFAR CH.,TANTAOUI A.,BOUSTANI S.2001. Differential induction of phenylalanine ammonia-lyase activity in date palm roots in response to inoculation with Fusarium oxysporum f.sp. albedinis and to elicitation with fungal wall elicitor. J. Plant. Physiol.
158: 715722.
PELTONEN S., KARJALAINEN R. 1995. Phenylalanine ammonia-lyase activity in barley after infection with Bipolaris sorokiniana or treatment with purified xylanase. J. Phy-topath. 143: 239245.
PELTONEN S.,MANNONEN L.,KARJALAINEN R.1997. Elicitor-induced changes of pheny-lalanine ammonia-lyase activity in barley cell suspension cultures. Plant Cell 50:
185193.
RAPACZ M.,GĄSIOR D.,HUMPHREYS M.W.,ZWIERZYKOWSKI Z.,PŁAŻEK A.,LEŚNIEWSKA -BOCIANOWSKA A.2005. Variation for winter hardiness generated by androgenesis from Festuca pratensis × Lolium multiflorum amphidiploid cultivars with different winter susceptibility. Euphytica 141: 6573.
SINGLETON V.S.,ROSSI J.A.JR.1965. Colorimetry of total phenolics with phosphomo-lybdic-phosphotungstic acid reagent. Amer. J. Enol. Viticult. 16: 144157.
SOUTHGATE D.A.T.1991.Determination of Food Carbohydrates. 2nd Ed. London and New York Elselvier Applied Science.
ZAGRODZKI S.,NIEDZIELSKI Z.,MARO M.1969. Spektrokolorymetryczne oznaczanie cu-krów w koncentratach soków owocowych. Przemysł Spoż. Tom XXIII: 46.
ZWIERZYKOWSKI Z., PONITKA A., ŚLUSARKIEWICZ-JARZINA A., ZWIERZYKOWSKA E., LEŚNIEWSKA-BOCIANOWSKA A.2001. Androgenesis in amphidiploid F1 hybrids and cul-tivars of Festulolium. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 474: 4754.
Słowa kluczowe: cukry rozpuszczalne, hartowanie, mrozoodporność, fenole, trawa pastewna, zimotrwałość
Streszczenie
Dokonano oceny zmian w zawartości cukrów rozpuszczalnych i ogólnej puli fenoli jakie zachodzą w roślinach przetrzymywanych w ciemności i niskiej tempe-raturze. Podjęto próbę odpowiedzi na pytanie, czy na podstawie tych parametrów można ocenić potencjalne możliwości Festulolium, trawy pastewnej, mieszańca międzyrodzajowego do przetrwania niekorzystnych warunków zimowych.
Badania przeprowadzono na dwóch androgenicznych formach Festulolium oznaczonych numerami roboczymi 715 i 768, uzyskanych z tetraploidalnego mie-szańca F1 Festuca pratensis (2n = 4x = 28) × Lolium multiflorum (2n = 4x = 28).
Rośliny po klonowaniu wzrastały przez 4 tygodnie w komorze szklarniowej w temperaturze 18°C. Po przeniesieniu z komory szklarniowej z 18°C rośliny
umie-E. Pociecha, A. Płażek, Z. Zwierzykowski 106
szczano w ladzie chłodniczej w ciemności w 2°C. Analizy zmian zawartości związków fenolowych i cukrów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia wykonywano przed umieszczeniem roślin w ladach, a następnie kolejno po 1, 2, 3, 4, 5, 6 tygodniach wzrostu w chłodzie i w ciemności.
U bardziej zimotrwałego genotypu 715 istotny wzrost zawartości fenoli ob-serwowano po 1 tygodniu wzrostu w ciemności i 2°C, podczas gdy u genotypu bardziej wrażliwego na warunki zimowe 768 wzrost ten obserwowano dopiero po 3 tygodniach eksperymentu. Wzrost zawartości cukrów rozpuszczalnych obserwowano początkowo u obu genotypów. Zarówno w liściach, jak i w węzłach najwyższe stężenie cukrów odnotowano po 3 tygodniach, a następnie stopniowy spadek do wartości poniżej kontroli (odnotowanych przed rozpoczęciem eksperymentu).
Generalnie, u obu badanych roślin, po 6 tygodniach w chłodzie i w ciemności następowało wyczerpywanie się zapasów węglowodanów w porównaniu do wartości odnotowanych przed wystąpieniem stresu. Porównując przebieg zmian w koncentracji węglowodanów rozpuszczalnych w liściach i węzłach krzewienia Festulolium można sądzić, że związki te były z początku transportowane z węzłów do liści, a następnie sukcesywnie poziom ich w węzłach krzewienia spadał w miarę przedłużających się warunków wzrostu, które nie pozwalały na uzupełnienie cukrów ze względu na zahamowanie fotosyntezy. Genotyp 715 uznany za bardziej zimotrwały charakteryzował się szybszym wzrostem zawartości fenoli u roślin przetrzymywanych w chłodzie i w ciemności niż u mniej zimotrwałego genotypu 768. Genotyp 715 charakteryzował się również większą zawartością węglowodanów rozpuszczalnych, zarówno w liściach, jak i w węzłach krzewienia w porównaniu do roślin genotypu 768.
Podsumowując, na podstawie zmian w poziomie związków fenolowych i wę-glowodanów rozpuszczalnych, w zastosowanych warunkach doświadczalnych, można ocenić potencjalne możliwości roślin do przetrwania warunków zimowych.
CHANGES IN PHENOLIC AND SOLUBLE CARBOHYDRATE LEVEL IN LEAVES AND CROWNS OF ANDROGENIC FORMS OF Festulolium UNDER SIMULATED WINTER CONDITIONS
Ewa Pociecha 1, Agnieszka Płażek 1, Zbigniew Zwierzykowski 2
Ewa Pociecha 1, Agnieszka Płażek 1, Zbigniew Zwierzykowski 2