Possibility of evaluation of drought tolerance in barley.

Abstract

Šlechtění odrůd tolerantních vůči suchu je stále důležitější z hlediska zlepšení výnosů a zdravotního stavu rostlin zvláště u hospodářsky významných plodin. Je založeno na hodnocení a účinné selekci tolerantních genotypů. Hodnocení citlivosti rostlin vůči suchu však není jednoduché, vzhledem ke komplexnímu charakteru této vlastnosti. Cílem této práce bylo porovnat stresové reakce pěti různě citlivých genotypů ječmene (Tadmor, Malz, Amulet, Bojos a Jersey) vystavených stresu suchem pomocí molekulárně biologické metody založené na hodnocení aktivity dvou dehydrinových genů (Dhn1 a Dhn4) a ověřit účinnost této metody nejen v laboratorních podmín-kách, ale i v nádobovém pokusu, kdy byla regulována pouze zálivka. Přesnější hodnocení bylo prováděno na rostlinách pěstovaných v kultivačním boxu hydroponicky v podmínkách fyziologického sucha (-0,3 MPa). Transkripční aktivita obou genů byla hodnocena v prů-běhu 14 dnů ve vzorcích z listových tkání v závislosti na citlivosti vůči stresovým podmínkám. U tolerantnějších genotypů (Tadmor a Malz) byla zaznamenána nižší ztráta vody z pletiv a vyšší exprese obou genů. Srovnatelné výsledky pro jednotlivé odrůdy byly získány i v ná-dobovém pokusu. Opět se projevila závislost mezi aktivitou těchto genů a citlivostí odrůd k suchu, zvláště ve fázi metání a plnění zrna. U testovaného souboru odrůd byla dále hodnocena aktivita obou genů v závislosti na působení exogenně aplikovaného fytohormonu ABA. Ukázalo se, že tímto fytohormonem byla aktivována exprese pouze genu Dhn4 a výrazné zvýšení jeho exprese bylo pozorováno pouze u odrůdy Malz. Srovnáním výsledků ze všech tří experimentů jsme ověřili nejen vhodnost použití této metody jako nástroje pro stanovení tolerance ječmene vůči suchu, ale u tolerantnějších odrůd Tadmor a Malz jsme zaznamenali dva odlišné mechanismy aktivace stresových obranných reakcí, které by mohly být způsobeny rozdílnou mírou zapojení fytohormonu ABA v jejich regulaci. Breeding of drought-tolerant varieties, which is steadily gaining in importance for improving crop yields and health condition of economically important crops, is based on evaluation and efficient selection of tolerant genotypes. The assessment of plant sensitivity to drought is not simple owing to the complex character of this trait. We compared the stress responses of five different barley genotypes with different sensitivity (Tadmor, Malz, Amulet, Bojos and Jersey) exposed to drought stress by using a molecular biological method based on evaluating the activity of two dehydrin genes, Dhn1 and Dhn4. The efficiency of the method was verified in laboratory conditions and also in a pot experiment in which only watering was regulated. More detailed evaluation was done on plants grown hydroponically in a cultivation box under conditions of physiological drought (-0.3 MPa). Transcription activity of both genes, as dependent on stress sensitivity, was evaluated over 14 days in leaf tissue samples. The more tolerant genotypes (Tadmor and Malz) exhibited lower water losses from tissues and higher expressio...

Use of ABA Treatment for the Activation of Drought Protective Mechanisms in Barley Under Non-stress Conditions

“…This was proven by its high osmotic adjustment (Teulat et al, 1997b), good water use effi ciency (Teulat et al, 2001;Mikulková et al, 2009) and a high relative expression of some Dhn genes (Mikulková et al, 2009;Holková et al, 2010). The results of our experiments suggest that the adaptation of Tadmor may be based on its higher WUE even in optimal conditions and relatively low endogenous ABA concentration together with its enhanced sensitivity to ABA.…”

“…The moderately droughtsensitive cultivar Malz showed a noticeable increase of Dhn4 gene expression up to 3 days of ABA treatment and the drought-sensitive Jersey showed the lowest relative expression level of this gene. In our previous studies a low activity of protective Dhn genes was observed in the Jersey cultivar under various stress conditions (Mikulková et al, 2009;Holková et al, 2010). Park et al (2006) also described a faster activation and a higher fi nal expression level of the Dhn4 gene in drought-tolerant genotypes of barley.…”