Abstract:

The mixed salt stress is common in nature. Salt stressalways affects plant growth. Different plant species have different adaptive capacity to salty soil. Leymus chinensis is an herbaceous plant with different leaf colors. However, little research was conducted to explore the different tolerance mechanisms to salt stress among the three different leaf colour genotypes of Leymus chinensis (grey green, transitional color, yellow green). Pot experiments for Leymus chinensis in three leaf colors were conducted under mixed salt treatments in 2010. Malondialdehyde (MDA) and protein concentrations, and the activity of various antioxidant enzymes [i.e., superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), dehydroascorbate reductase (DHAR) and monodehydroascorbate reductase (MDHAR)] were determined and compared among the three leaf color genotypes of Leymus chinensis. The concentrations of MDA and protein, and the activity of antioxidant enzymes showed an increasing trend with increasing pHs in almost all three leaf colors, and all of them became highest when salt stress and pH values were also highest. Moreover, antioxidant enzymes were the highest in the grey-green leaf color, and the lowest in the yellow green leaf color after exposure to the same pH treatment. The results suggested that all three leaf colors of Leymus chinensis were tolerant to salt stress, and the salt-tolerance declined according to the order of grey green > transitional color > yellow green of Leymus chinensis. This study can give us a better understanding of the intra-species adaptation to mixed salt soils.

El estrés causado por mezcla de sales en el suelo es común en la naturaleza. El estrés salino siempre afecta el crecimiento de las plantas. Plantas de especies diferentes difieren en su capacidad de adaptación al estrés por sales en el suelo. Leymus chinensis es una planta herbácea con diferentes colores foliares. Sin embargo, se han conducido pocos estudios tendientes a determinar los diferentes mecanismos de tolerancia al estrés salino entre los tres genotipos de color foliar diferente de L. chinensis (grisáceo verdoso, color intermedio, amarillo verdoso). En 2010, se condujeron experimentos en macetas usando genotipos de L. chinensis de tres colores diferentes de hoja expuestos o no a tratamientos conteniendo una mezcla de sales. Las concentraciones de aldehído malónico (MDA) y proteínas, y la actividad de varias enzimas antioxidantes [es decir, la superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT), ascórbico peroxidasa (APX), glutatión reductasa (GR), dehidroascórbico reductasa (DHAR) y monodehidroascórbico reductasa (MDHAR)] se determinaron y compararon entre los tres genotipos de color foliar diferente de L. chinensis. Las concentraciones de MDA y proteínas, y la actividad de enzimas antioxidantes mostraron una tendencia a incrementarse a mayores pHs en casi todos los colores foliares, y las tendencias en los tres colores foliares alcanzaron su punto máximo cuando el estrés salino y los valores de pH fueron máximos. Más aún, las concentraciones de las enzimas antioxidantes fueron las más altas en el color grisáceo verdoso, intermedias en el color intermedio, y las más bajas en el color amarillo verdoso después de la exposición al mismo tratamiento de pH. Los resultados sugirieron que los genotipos de los tres colores foliares de L. chinensis fueros tolerantes al estrés salino, y la tolerancia a la sal declinó de acuerdo al orden grisáceo verdoso > color intermedio > amarillo verdoso de L. chinensis. Este estudio puede proveer un mejor entendimiento de la adaptación intraespecífica de L. chinensis a suelos salinos.

Author affiliation: Zhou, C.. Chinese Academy of Science; China. Liaoning University; China

Author affiliation: Busso, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida. Universidad Nacional del Sur. Centro de Recursos Naturales Renovables de la Zona Semiárida; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Agronomía; Argentina

Author affiliation: Yang, Y. G.. Liaoning University; China

Author affiliation: Zhang, Z.. Shenyang University; China

Author affiliation: Wang, Z. W.. Chinese Academy of Science; China

Author affiliation: Yang, Y. F.. Northeast Normal University; China

Author affiliation: Han, X. G.. Chinese Academy of Science; China

Abstract:

El desarrollo de métodos ópticos analíticos para monitoreo de salud vegetal ha crecido notablemente debido a que estas técnicas permiten ahorrar mucho tiempo y trabajo en el laboratorio. Actualmente, es relevante la posible aplicación de estas metodologías en el monitoreo a distancia de la vegetación. Esta tesis propone un acercamiento al monitoreo de la salud vegetal desde la óptica química-física. El objetivo principal del presente trabajo es la interpretación de la interacción de la luz con el material vegetal en forma rigurosa desde el punto de vista físico y matemático para desarrollar procedimientos de diagnóstico. En particular, se exploraron en profundidad los métodos ópticos basados en determinaciones de reflectancia y en la espectroscopía de fluorescencia. Se encontraron correlaciones entre los espectros de reflectancia con el contenido de pigmentos presentes en las hojas y con el contenido de agua de las mismas. Además, se demostró la aplicabilidad de la teoría de Kubelka-Munk y del modelo de Pila de Placas en hojas. Se efectuó un estudio exhaustivo de la emisión de fluorescencia de clorofila-a presente en el tejido foliar, prestando especial atención al desarrollo y aplicación de modelos adecuados para efectuar correcciones por procesos de reabsorción de luz. Las características morfológicas y fisiológicas de las hojas se ven reflejadas en sus propiedades ópticas; por lo tanto se evaluaron los parámetros fotofísicos de hojas expuestas a diversas condiciones naturales a fin de ahondar los conocimientos existentes al respecto. Adicionalmente, se estudió la variación de los parámetros fotofísicos de las hojas frente a situaciones de tensión tales como: senescencia, carencia de nutrientes y presencia de herbicidas. Finalmente, se desarrolló un método para obtener la distribución espacial de los pigmentos foliares dentro de las hojas. Las imágenes utilizadas se obtuvieron a partir de un escáner comercial lo que facilita la implementación de esta metodología con un bajo costo de operación.

The development of optical-methods for monitoring plant health has grown markedly since these techniques can save time and work in the laboratory. At present, these methodologies are relevant in connection with the remote sensing of vegetation. This thesis proposes an approach to the monitoring of plant health from a physicochemical perspective. The main objective of the present work is the interpretation of the interaction of the light with plant material from a physical and mathematical point of view to build up diagnostic procedures. In particular, optical methods based on reflectance and fluorescence spectroscopy were explored in depth. Correlations between reflectance spectra and both the pigment content and the water content of leaves were found. In addition, the applicability of the Kubelka-Munk theory and of the Pile of Plate model on plant material was tested. An exhaustive study of chlorophyll-a fluorescence from plant tissues was performed by focusing on the development and application of appropriated corrections models to account for light re-absorption processes. The morphological and physiological features of leaves are revealed in their optical properties; therefore we evaluated the photophysical parameters of leaves exposed to different natural conditions in order to deepen existing knowledge about it. Additionally, we studied the variation in the photophysical parameters of the leaves under stress situations such as senescence, nutrient deficiency and the presence of herbicides. Finally, we developed a method for obtaining the spatial distribution of pigments concentration from color images of leaves. The images used were obtained from a commercial scanner which facilitates the implementation of this methodology with a low cost of operation.

Author affiliation: Cordon, Gabriela Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.