Žieminio kviečio (Triticum aestivum l.) ir sėjamojo žirnio (Pisum sativum l.) atsakas į druskingumo stresą kintančio klimato sąlygomis

Šio darbo tikslas buvo ištirti žieminio kviečio (Triticum aestivum cv. ʼAdaʼ) bei sėjamojo žirnio (Pisum sativum cv. ʼEarly onwardʼ) morfometrinių, fiziologinių ir biocheminių rodiklių atsaką į druskingumo stresą kintančio klimato sąlygomis bei įvertinti augalų atsparumą. Tiriamieji augalai buvo auginami fitokamerose, dabartinio ir atšilusio klimato sąlygomis bei veikiami skirtingo stiprumo druskingumo stresu. Dabartinio klimato sąlygos imituotos fitokameroje palaikant 21/14 OC temperatūrą bei 400 ppm CO2 koncentraciją. Atšilusio klimato sąlygos imituotos fitokameroje palaikant 25/18 OC temperatūrą bei 800 ppm CO2 koncentraciją. Augalai 2 savaites veikti 100 mM, bei 200 mM NaCl koncentracijomis. Augalai pradėti veikti druskingumo stresu augalams išleidus antrąjį tikrąjį lapelį arba jų porą. Po 2 savaičių druskingumo poveikio buvo išmatuoti morfometriniai rodikliai: antžeminės ir požeminės dalies ilgiai, žalia ir sausa masės; fiziologiniai rodikliai: fotosintezės intensyvumas, žiotelių laidumas, viduląstelinis CO2 kiekis, transpiracijos intensyvumas, vandens naudojimo efektyvumas, elektronų transporto efektyvumas, fotosintezės gyvybingumo indeksas, II fotosistemos darbo efektyvumas (Fv/Fm santykis), chlorofilų ir karotinoidų koncentracija; biocheminiai rodikliai,– lipidų peroksidacijos intensyvumas (MDA koncentracija) bei SOD (superoksido dismutazės) koncentracija. Didėjantis druskingumas dabartinio klimato sąlygomis stipriau paveikė žirnių morfometrinius rodiklius. Iš visų tirtų morfometrinių rodiklių labiausiai paveikta žalia požeminė žirnių biomasė, kuri sumažėjo 50,62 %, lyginant su kontroliniais augalais. Atšilusio klimato sąlygomis labiausiai paveikta druskingumo streso buvo kviečių žalia požeminė masė, kuri sumažėjo 39,95 %. Įvertinus vidutinius kviečių ir žirnių morfometrinių rodiklių pokyčius gauta, jog užfiksuoti didesni žirnių morfometrinių rodiklių pokyčiai (60,74 %), lyginant su kviečiais (42,31 %). Dabartinio klimato sąlygomis druskingumas stipriau paveikė žirnių fiziologinius rodiklius. Labiausiai paveikti žirnių fotosintezės ir transpiracijos intensyvumas; fotosintezės intensyvumas sumažėjo 56,96 %, o transpiracijos intensyvumas,– 71,50 %, lyginant su kontrole. Atšilusio klimato sąlygomis nustatyti didesni kviečių fiziologinių rodiklių pokyčiai. Į NaCl poveikį jautriausiai reagavo kviečių transpiracijos intensyvumas, fotosintezės gyvybingumo indeksas, ir vandens naudojimo efektyvumas, kurie pakito 68,29 %, 81,16 % ir 87,70 %, atitinkamai, lyginant su kontroliniais augalais. Įvertinus vidutinius kviečių ir žirnių fiziologinių rodiklių pokyčius nustatyta, jog žirnių fiziologinių rodiklių pokyčiai buvo didesni (92,43 %), palyginus su kviečiais (81,87 %). Visų kviečių pigmentų kiekis tolygiai didėjo, lyginant su kontroliniais augalais, išskyrus kviečių chlorofilo a/b santykį atšilusio klimato sąlygomis, kuris reikšmingai nepakito (p>0,05). Žirnių pigmentų kiekio atsakas buvo silpnas dabartinio ir atšilusio klimato sąlygomis, nes žirnių pigmentų kiekis išliko santykinai pastovus. Atšilusio klimato sąlygomis kviečių ir žirnių vidutiniai pigmentų pokyčiai buvo didesni, lyginant su dabartinio klimato sąlygomis. Kviečių ir žirnių lipidų peroksidacijos intensyvumas didėjo, didėjant druskingumui ir dabartinio ir atšilusio klimato sąlygomis. Kviečių SOD aktyvumas didėjant druskingumui didėjo, o žirnių mažėjo (p<0,05). Įvertinus vidutinius biocheminių rodiklių pokyčius gauta, jog kviečių biocheminių rodiklių pokyčiai buvo mažesni (29,46 %), lyginant su žirnių (35,47 %) biocheminių rodiklių pokyčiais Apibendrinant eksperimento rezultatus, galima teigti, jog druskingumo streso poveikis tirtiems augalams skyrėsi dabartinio ir atšilusio klimato sąlygomis. Dabartinio klimato sąlygomis druskingumas stipriau veikė žirnių morfometrinius, fiziologinius ir biocheminius rodiklius, o atšilusio klimato sąlygomis kviečiai tapo jautresni, nei žirniai fiziologinių rodiklių bei pigmentų kiekio pokyčių atžvilgiu.

The aim of this work was to investigate the response of morphometric, physiological and biochemical parameters of winter wheat (Triticum aestivum L. cv. ʾAdaʾ) and pea (Pisum sativum L. cv. Early onward) to different levels of salinity stress under changing climate conditions and evaluate their resistance to salinity under changing climate conditions. Experimental plants were grown in growth chambers under current climate conditions and thaw climate conditions. Current climate conditions were imitated by maintaining 21 OC degree of temperature and 400 ppm of CO2 concentration in the growth chamber. Thaw climate conditions were imitated by maintaining 25 OC of temperature and 800 ppm of CO2 concentration. Under both climate conditions plants were exposed to various intensity of salinity stress. Plants were affected by 100 mM and 200 mM concentrations of sodium chloride. Exposure to salinity stress was initiated when plants developed the second true leaf or their pair. After salinity treatments, which lasted 2 weeks, the response of morphometric parameters such as above and below ground lengths, fresh and dry weights; physiological parameters such as photosynthetic and transpiration rate, stomatal conductivity, intracellular amount of CO2, water use efficiency, efficiency of electron transport, efficiency of index of photosynthesis viability, photosystem II (Fv/Fm), chlorophyll and carotenoid concentrations; biochemical parameters,- peroxidation intensity of plasma membrane lipids and superoxide dismutase concentration were measured. Morphometric parameters of pea plants were mostly reduced by increasing salinity under current climate conditions. Among all the morphometric parameters fresh below ground mass of pea plants was affected and decreased by 50,62 %, over control plants. Fresh below ground mass of winter wheat was mostly affected under thaw climate conditions and decreased by 39,95. Evaluation of medium changes of winter wheat and pea morphometric parameters has shown, that the bigger changes were found in pea morphometric parameters (30,37 %), in comparison with winter wheat (21,15 %). Physiological parameters of pea plants were mostly affected under current climate conditions. The biggest reductions were found in photosynthetic and transpirational rate, which decreased by 56,96 %, and 71,50 %, respectively, over control. Changes of physiological parameters of winter wheat were bigger under thaw climate change, as the biggest reduction was detected in transpirational rate, photosynthetic viability index and water use efficiency. Mentioned parameters altered by 68,29 %, 81,16 % ir 87,70 %, respectively, over control. Assessment of medium changes of winter wheat and pea physiological parameters has shown that changes were bigger in pea plants (46,22 %), in comparison with wheat (40,94 %). All amount of the winter wheat pigments steadily increased, excluding chlorophylls a/b ratio under thaw climate conditions, which was not significantly affected (p>0,05). Response of pigment amount of pea plants was fairly weak, because amount of pigments remained relatively constant under both climate conditions. Medium changes of winter wheat and pea pigments were bigger under thaw climate conditions 18,40 %, in comparison with current climate conditions (12,95 %). The intensity of wheat and pea was increasing with increasing salinity under current and thaw climate conditions. Superoxide dismutazė activity was also increasing with increasing salinity concentration in wheat and decreasing in pea plants. Assessment of medium biochemical changes shows, that biochemical parameters of wheat was less (14,73 %) than those in pea plants (17,74 %). According to the experiment results it can be concluded that salinity stress effect on tested plants was different under current and thaw climate conditions. Salinity had a bigger impact on morphometric, physiological and biochemical parameters of pea plants, but winter wheat became more sensitive under thaw climate conditions, accordingly to physiological and pigment changes.