hrvatski

Fiziološki mehanizmi otpornosti kultivara krumpira (Solanum tuberosum L.) na toksični aluminij

Aluminij (Al) je treći element po zastupljenosti u Zemljinoj kori. U tlu se najčešće nalazi u obliku alumosilikatnih minerala. Snižavanjem pH tla aluminij postaje topiv, prelazi u otopinu tla i pri pH ispod 5, 5 postaje toksičan za biljku. Toksičnost aluminija predstavlja glavni ograničavajući čimbenik poljoprivredne proizvodnje na kiselim tlima. Kisela tla, predstavljaju 30-40% svjetskih obradivih površina. Problem zakiseljavanja tla sve je izraženiji zbog prirodnih i antropogenih utjecaja. Tijekom posljednja dva desetljeća kod brojnih je poljoprivrednih kultura utvrđena značajna genetska varijabilnost svojstva otpornosti na toksični aluminij. Krumpir je kultura koja preferira umjereno kisela tla, s optimalnim pH 5, 5-6, 0. U glavnim proizvodnim područjima u Republici Hrvatskoj krumpir se često uzgaja na vrlo kiselim tlima. Postoji vrlo malo podataka o toksičnom učinku aluminija na kultivare krumpira. Cilj ovog istraživanja bio je utvrditi fiziološke aspekte toksičnosti aluminija na kultivare krumpira u kontroliranim uvjetima teu uvjetima prirodno kiselog tla s visokom koncentracijom zamjenjivog aluminija. Mjerenjem relativnog rasta korijena (RRK) biljaka uzgojenih na hranjivim otopinama s 0, 0, 25 i 0, 50 mmol Al L-1 proveden je screening otpornosti kultivara krumpira na toksični aluminij te su obzirom na RRK izdvojeni kultivari koji se razlikuju u otpornosti na toksični aluminij. Kao indikator eksterne detoksikacije aluminija, određena je koncentracija apoplastnog aluminija u korijenovom vrhu te koncentracija Al u korijenu i listu Al-otpornog i Al-osjetljivog kultivara. Analizom mineralnog sastava korijena i lista kultivara krumpira uzgojenih na hranjivim otopinama s toksičnim koncentracijama aluminija te uzgojem na kiselom tlu s visokim koncentracijama zamjenjivog aluminija i na kalciziranom tlu, utvrđen je utjecaj aluminija na primanje i translokaciju biljnih hranjiva. Uzgojem Al-otpornog i Al-osjetljivog kultivara krumpira tijekom 56 dana (dana nakon sadnje (DNS)), na kiselom tlu s visokim koncentracijama zamjenjivog aluminija i kalciziranom tlu, utvrđen je utjecaj toksičnosti aluminija na indeks sadržaja klorofila, intenzitet fotosinteze, intenzitet transpiracije, provodljivost puči, koncentraciju intercelularnog CO2 te sadržaj suhe tvari. Toksični aluminij izaziva inhibiciju rasta korijena krumpira te je utvrđena prosječna redukcija RRK od 59, 7% pri 0, 25 i 68, 6% pri 0, 50 mmol Al L-1. Utvrđena je značajna varijabilnost svojstva otpornosti na toksični aluminij između istraživanih kultivara. Kao Al-otporni, izabran je kultivar Stresor, koji je ostvario prosječno najveći RRK, 63, 1 i 42, 5%, a kao Al-osjetljivi, izabran je kultivar Canbera, koji je ostvario prosječno najmanji RRK, 23, 3% i 19, 2% pri 0, 25 i 0, 50 mmol Al L-1 u hranjivoj otopini. Povećanje koncentracije Al u otopinama izazvalo je statistički značajno povećanje koncentracije Al u suhoj tvari (ST) korijena i lista te u apoplastu korijenovih vrhova Al-otpornog i Al-osjetljivog kultivara krumpira. Uzgoj na kiselom u odnosu na kalcizirano tlo uzrokovao je statistički značajno povećanje koncentracije Al u ST lista (1, 46 prema 0, 96 mg kg-1) i u ST korijena (188, 85 prema 120, 45 mg kg-1). Al-otporni kultivar Tresor u usporedbi s Al-osjetljivim kultivarom Canbera sadržavao je veće koncentracije Al u ST lista pri uzgoju na kiselom i kalciziranom tlu kao i u apoplastu korijenovog vrha u kontrolnoj otopini (1, 5 prema 1, 2 nmol Al korijenov vrh-1) i tretmanu 0, 50 mmol Al L-1 (3, 6 prema 3, 4 nmol Al korijenov vrh-1). Porast koncentracija aluminija u hranjivim otopinama uzrokuje statistički značajan porast koncentracija P, Fe, Mn i Cu, a smanjenje N, K, Ca i Mg u ST korijena te smanjenje koncentracije N, P, K, Ca, Mg, Zn, Mn i Cu u ST lista. Uzgoj na kiselom tlu izazvao je značajno smanjenje koncentracija Ca (za 80, 9%) i Mg (za 25, 0%) u ST korijena te Ca (za 62, 6%), K (za 35, 5%), Mg (za 13, 8%)i N (11, 1%) u ST lista, a povećanje koncentracije Zn (21, 7%) u ST korijena i Mn u ST korijena (65, 6%) i lista (65, 5%), pri čemu je do izraženijeg smanjenja koncentracija N, Ca, Mg u ST lista došlo kod Al-osjetljivog kultivara Canbera. Kultivar Tresor zadržava podjednak omjer suhe tvari nadzemnog dijela i korijena na kiselom u usporedbi s kalciziranim tlom, dok se omjer suhe tvari nadzemnog dijela i korijena povećava kod kultivara Canbera na kiselom tlu, zbog značajnijeg smanjenja sadržaja suhe tvari korijena. Uzgoj na kiselom tlu izazvao je statistički značajno smanjenje indeksa sadržaja klorofila kod Al-osjetljivog kultivara Canbera u mjerenjima od 28 do 56 DNS, dok kod Al-otpornog kultivara Tresor nije izazvao statistički značajno smanjenje ni u jednom mjerenju tijekom istraživanja. Uzgoj na kiselom tlu izazvao je statistički značajno smanjenje intenziteta fotosinteze i transpiracije kod Al-osjetljivog kultivara Canbera, dok nije imao značajan utjecaj na ove procese kod Al-otpornog kultivara Tresor. Istovremeno sa smanjenjem intenziteta fotosinteze nije utvrđeno statistički značajno smanjenje provodljivosti puči i intercelularne koncentracije CO2 što ukazuje da razlog inhibicije asimilacije CO2 nije smanjena provodljivosti puči ili inhibicija karboksilacije ribuloza 1, 5 difosfata. Fiziološki poremećaji utvrđeni pri uzgoju na kiselom tlu nisu rezultat izravnog toksičnog učinka aluminijevog iona na određeni metabolički proces u krumpiru, već su rezultat višestrukih uzročno posljedičnih poremećaja izazvanih produljenim negativnim djelovanjem aluminija. Razlike u otpornosti na Al kod odabranih kultivara krumpira vjerojatno su izazvane razlikama u efikasnosti primanja i iskorištenja biljnih hranjiva, ponajprije Ca i Mg te njihovim ublažavajućim učincima na toksičnost aluminija.

fotosinteza; indeks sadržaja klorofila; kultivari krumpira; mineralni sastav; screening otpornosti na aluminij; suha tvar; toksičnost aluminija

nije evidentirano