Marina Hren - digre.pmf.unizg.hrdigre.pmf.unizg.hr/3960/1/DIPLOMSKI RAD_Marina Hren.pdf · i rajčice (Solanum lycopersicum L.) Marina Hren Rooseveltov trg 6, 10 000 Zagreb Svaki

Sveučilište u Zagrebu

Prirodoslovno-matematički fakultet

Biološki odsjek

Marina Hren

Učinak suše na fiziološke pokazatelje u pšenice (Triticum

aestivum L.) i rajčice (Solanum lycopersicum L.)

Diplomski rad

Zagreb, 2014.

Ovaj diplomski rad, izrađen u Laboratoriju za fiziologiju bilja Botaničkog zavoda Biološkog

odsjeka Prirodoslovno – matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu pod vodstvom izv.

prof. dr. sc. Mirte Tkalec, predan je na ocjenu Biološkom odsjeku Prirodoslovno –

matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu radi stjecanja zvanja magistra eksperimentalne

biologije.

Zahvaljujem,

mentorici izv. prof. dr. sc. Mirti Tkalec na danoj prilici i nesebičnoj pomoći koju mi je pružala

prilikom izrade ovog rada.

Zahvaljujem svojoj obitelji na silnoj podršci, ljubavi i strpljenju kroz sve ove godine

studiranja.

Zahvaljujem svojim prijateljicama za konstantno guranje naprijed, svaku riječ podrške i za

svu pomoć jer bez njih ovo ne bi bilo stvarno.

I na kraju, veliko hvala njemu, koji je uvijek tu.

TEMELJNA DOKUMENTACIJSKA KARTICA

Sveučilište u Zagrebu

Prirodoslovno-matematički fakultet

Biološki odsjek Diplomski rad

Učinak suše na fiziološke pokazatelje u pšenice (Triticum aestivum L.)

i rajčice (Solanum lycopersicum L.)

Marina Hren

Rooseveltov trg 6, 10 000 Zagreb

Svaki potencijalni stresni čimbenik, bio abiotički ili biotički, koji prelazi granice optimalnih

vrijednosti za rast i razvoj biljaka predstavlja stres. Jedan od najrasprostranjenijih abiotičkih

čimbenika je vodni stres koji predstavlja značajan problem u uzgoju biljnih vrsta. Uzrokuju ga

povišeni salinitet tla, hladnoća, smrzavanje, toplotni stres i najčešći od svih – suša. Pšenica i

rajčica, kao najraširenije poljoprivredne vrste biljaka, predstavljaju koristan model u

proučavanju utjecaja koji suša ima na biljke. Cilj ovog rada je bio proučiti utjecaj suše na

fiziološke pokazatelje u pšenice i rajčice te ulogu zeolita, mineralnih aditiva sa sposobnošću

vezanja vode i hranjiva, u zadržavanju vode i obrani biljaka tijekom suše. Biljke su uzgajane

u supstratu za ukrasno bilje te u supstratu za ukrasno bilje s dodatkom zeolita različite

granulacije i u različitom udjelu (10 i 20%, w/w), u kontrolnim uvjetima i uvjetima nedostatka

vode. Utvrđeno je kako je izlaganje suši smanjilo rast biljaka i relativan sadržaj vode, a

povećalo koncentraciju proteina i prolina te koncentraciju lipidnih peroksida. Aktivnost

katalaze bila je niža u pšenici izloženoj suši dok se aktivnost gvajakol peroksidaze nije

značajno razlikovala između biljaka raslih u kontrolnim uvjetima i uvjetima suše. U većini

promatranih pokazatelja ne postoji razlika između biljaka raslih u supstratu bez dodatka

zeolita i s dodatkom zeolita, neovisno o udjelu i granulaciji samog zeolita.

(55 stranica, 21 slika, 1 tablica, 84 literaturnih navoda, jezik izvornika: hrvatski)

Rad je pohranjen u Središnjoj biološkoj knjižnici

Ključne riječi: nedostatak vode u tlu, zeoliti, proteini, prolin, lipidni peroksidi, enzimi

Voditelj: dr.sc. Mirta Tkalec, izv.prof.

Ocjenitelji: Dr.sc. Mirta Tkalec, izv. prof.

Dr.sc. Ivančica Ternjej, izv. prof.

Dr.sc. Duje Lisičić, doc.

Dr.sc. Biljana Balen, izv. prof.

Rad prihvaćen: 28.11.2014.

BASIC DOCUMENTATION CARD

University of Zagreb

Faculty of Science

Division of Biology Graduation Thesis

Effect of drought on physiological parameters of wheat (Triticum

aestivum L.) and tomato (Solanum lycopersicum L.)

Marina Hren

Rooseveltov trg 6, 10 000 Zagreb

Every potential stress factor, abiotic or biotic, which goes beyond the optimal values for the

growth and development of plants, represents stress. One of the most stressful abiotic factors

is water stress that poses a significant problem in the plant cultivation. It is usually caused by

high salinity of the soil, thermal stress, cold, freezing and the most common of all - drought.

Wheat and tomato, as the most common agricultural plant species, represent a useful model

for studying the impact of the drought on plants. The aim of this study was to examine the

impact of drought on physiological indicators in wheat and tomato, and to study the role of

zeolite (mineral additive with the ability to absorb water and nutrients) in water retention and

defense of the plants during the drought. Plants were grown in the substrate without zeolite or

in the substrate with zeolite, in varying granulations and percentages, in control and water

stress conditions. The results showed that the water deficit desreased plant growth and water

content, but increased concentration of proteins, proline and lipid peroxides. Activity of

catalase was lower in wheat exposed to drought while no significant differences was observed

in guaiacol peroxidase activity between control plants and plants exposed to drought. In most

of the investigated parameters there were no differences between plants grown on substrates,

with or without the addition of zeolite, irrespective of the extent and granulation of the

zeolite.

(55 pages, 21 figures, 1 table, 84 references, original in: croatian)

Thesis is deposited in Central Biological Library

Key words: water defficit, zeolite, proteins, proline, lipid peroxidation, enzymes

Supervisor: Dr. Mirta Tkalec, Assoc. Prof.

Reviewers: Dr. Mirta Tkalec, Assoc. Prof.

Dr. Ivančica Ternjej, Assoc. Prof.

Dr. Duje Lisičić, Asst. Prof.

Dr. Biljana Balen, Assoc. Prof.

Thesis accepted: 28.11.2014.

Sadržaj:

1. UVOD ........................................................................................................................... 1

1.1. Vodni stres .............................................................................................................. 2

1.2. Oksidacijski stres .................................................................................................... 4

1.3. Kompatibilni osmoliti ............................................................................................. 5

1.4. Zeoliti ..................................................................................................................... 6

1.5. Pšenica (Triticum aestivum L.) ............................................................................... 7

1.6. Rajčica (Solanum lycopersicum L.) ......................................................................... 8

1.7. Cilj istraživanja ..................................................................................................... 10

2. MATERIJALI I METODE ....................................................................................... 11

2.1. Materijali .............................................................................................................. 12

2.1.1. Biljni materijal .............................................................................................. 12

2.2. Metode ................................................................................................................... 12

2.2.1. Postavljanje pokusa ....................................................................................... 12

2.2.2. Mjerenje dužine, širine i broja listova ............................................................ 13

2.2.3. Mjerenje relativnog sadržaja vode u listovima .............................................. 13

2.2.4. Određivanje količine proteina po Bradfordu ................................................. 14

2.2.5. Određivanje stope lipidne peroksidacije ........................................................ 14

2.2.6. Određivanje koncentracije slobodnog prolina .............................................. 15

2.2.7. Spektrofotometrijsko određivanje enzimske aktivnosti antioksidacijskih

enzima katalaze i gvajakol peroksidaze ........................................................ 16

2.2.8. Određivanje enzimske aktivnosti katalaze i gvajakol peroksidaze u gelu ..... 17

2.2.9. Obrada podataka ........................................................................................... 18

3. REZULTATI ............................................................................................................. 19

3.1. Učinak suše na dužinu, širinu i broj listova ........................................................... 20

3.2. Učinak suše na relativni sadržaj vode u listovima................................................. 24

3.3. Učinak suše na količinu proteina .......................................................................... 26

3.4. Učinak suše na stopu lipidne peroksidacije .......................................................... 27

3.5. Učinak suše na koncentraciju slobodnog prolina ................................................. 29

3.6. Učinak suše na enzimsku aktivnost antioksidacijskih enzima katalaze i gvajakol

peroksidaze ............................................................................................................ 30

3.7. Učinak suše na enzimsku aktivnost katalaze i gvajakol peroksidaze u gelu ........ 33

4. RASPRAVA ............................................................................................................... 36

5. ZAKLJUČAK ............................................................................................................. 44

6. LITERATURA .......................................................................................................... 47

7. ŽIVOTOPIS .................................................................................................................. i

UVOD

1

1. UVOD

UVOD

2

Stres je svako stanje biološkog sustava koje odstupa od optimuma. Različiti autori

daju različite definicije stresa. Taiz i Zeiger (1998) definiraju stres kao faktor koji ima

nepovoljan utjecaj na biljku, pri čemu se najviše misli na abiotički stres. Prema drugim

autorima (Nešković i sur., 2003) stres predstavljaju svi čimbenici koji nepovoljno utječu na

rast i razvoj biljaka, i koji smanjuju produktivnost biljaka na nivo niži od njihovog genetičkog

potencijala.

Biljke su tokom perioda vegetacije izložene različitim stresnim uvjetima sredine u

kojoj se nalaze, koji nepovoljno djeluju na njihov razvoj pa stoga u znatnoj mjeri smanjuju

prinos i pogoršavaju kvalitetu njihovih plodova. Stresni čimbenici mogu biti abiotički – koji

su u osnovi fizičko-kemijske prirode i biotički – koji su biološke prirode. U većini slučajeva

učinak stresa se izražava u odnosu na preživljavanje biljke, rast, odnosno akumulaciju

biomase. Biljke pokazuju određenu otpornost na stres. Kao sesilni organizmi, biljke ne mogu

izbjeći nepovoljne uvjete, ali su se prirodnom selekcijom istaknule vrste koje su posebno

prilagođene čak i na krajnje nepovoljne uvjete. Sve te biljne vrste raspolažu nasljednim

morfološkim i eko-fiziološkim adaptacijama, koje im omogućuju ne samo da prežive, već i da

na svom staništu budu veoma uspješne.

1.1. VODNI STRES

Vodni stres u biljci uzrokuju: suša (nedostatak vode u tlu), povišen salinitet tla,

hladnoća i smrzavanje te toplotni stres. Pod utjecajem klimatskih promjena, suša predstavlja

veliki problem u svijetu jer uzrokuje inhibiciju rasta biljaka, a time i smanjenje ekonomske

produktivnosti, posebno u aridnim i semaridnim područjima (Knapp i sur., 2001).

Biljke na sušu odgovaraju vrlo kompleksnim mehanizmima, od promjene ekspresije

gena, promjene biokemijskog metabolizma pa sve do promjene fizioloških procesa unutar

biljke. Promjene fizioloških procesa kao odgovor na sušu najčešće uključuje šest aspekata: (1)

izbjegavanje suše preuranjenim završetkom životnog ciklusa, odnosno preuranjeno cvjetanje

kako bi se izbjeglo sušno razdoblje (Geber i Dawson, 1990); (2) izbjegavanje suše

pojačavanjem kapaciteta primanja vode, razvijajući jači korijenski sustav ili smanjenjem puči

i površine listova/krošanja (Jackson i sur., 2000); (3) razvijanje otpornosti na sušu

poboljšavanjem osmotske prilagodljivosti i pojačavanjem stanične stijenke kako bi se održala

turgidnost (Morgan, 1984); (4) razvijanje otpornosti na sušu promijenom metaboličkog puta

UVOD

3

za preživljavanje stresnih uvjeta, primjerice povećanje metabolizma antioksidansa (Peńuelas i

sur., 2004); (5) „napuštanje“ suše odbacivanjem pojedinačnih dijelova, primjerice

odbacivanjem starih listova zahvaćenih vodnim stresom (Chaves i sur., 2003); (6) razvijanje

biokemijsko-fizioloških osobina koje su dugoročno izložene suši, putem genetskih mutacija i

genetskih modifikacija (Sherrard i sur., 2009; Maherali i sur., 2010).

Suša, kao abiotički stres, utječe na biljke, na razne razine njihove organizacije. Suša

utječe na fotosintezu i stopu rasta te u konačnici ograničava produktivnost biljaka (Yordanov i

sur., 2003). U stvari, dužim izlaganjem suši, mnoge biljke će dehidrirati i umrijeti. Vodni stres

u biljkama reducira stanični vodni potencijal i turgor, koji održavaju razinu topljivih supstanci

u citosolu i izvanstaničnom matriksu. Kao rezultat toga, izduživanje stanice se smanjuje što

dovodi do inhibicije rasta i reprodukcije. U uvjetima manjka vode u biljkama dolazi do

mnogih biokemijskih i fizioloških promjena (Kidokoro i sur., 2009). Tako na primjer dolazi

do akumulacije abscisinske kiseline (ABA) i kompatibilnih osmolita poput prolina. U ovoj

fazi, hiperprodukcija reaktivnih oblika kisika (ROS) i formiranje radikalnih spojeva, nadalje

pogoršavaju negativan utjecaj suše. Akumulacija ROS može dovesti do lipidne peroksidacije

(Chen i sur., 2000), razgradnje proteina (Jiang i Zhang, 2001) i oštećenja nukleinskih kiselina

(Hagar i sur., 1996). Suša ne samo da utječe na biljke putem smanjenja sadržaja vode i

turgora, ona također utječe na zatvaranje puči, limitira izmjenu plinova, smanjuje isparavanje

i sprječava asimilaciju ugljikovog dioksida (Yordanov i sur., 2003).

Jačina suše je nepredvidljiva jer ovisi o mnogim čimbenicima, kao što su pojave i

raspodjela oborina, isparavanje i kapacitet tla za zadržavanje vlage (Wery i sur., 1994). Kao

posljedica globalnog zatopljenja pojavit će se problem opskrbe vodom, čije će količine biti u

opadanju narednih godina, (Salinger i sur., 2005; Cook i sur., 2007), a budući da dolazi do

povećanja broja stanovnika, posljedice suše će se vjerojatno pogoršati (Somerville i Briscoe,

2001).

UVOD

4

1.2. OKSIDACIJSKI STRES

Oksidacijski stres definira se kao pomak ravnoteže u staničnim oksidacijsko-

redukcijskim reakcijama u smjeru oksidacije. Riječ je o stanju prekomjernog stvaranja

slobodnih radikala kisika, pri čemu dolazi do gubitka ravnoteže stvaranja slobodnih radikala i

mogućnosti neke stanice da ih razgradi, a rezultira promjenama vezanim uz oštećenje stanica.

Drugim riječima, oksidacijski stres može se definirati kao oštećenje tkiva uvjetovano

poremećajem ravnoteže pro- i anti-oksidacijskog sustava (Čakarić, 2009).

Oksidacijski stres, koji često prati mnoge abiotičke stresne čimbenike kao što su

visoke temperature, salinitet, suša i dr. izaziva ozbiljni sekundarni učinak na stanice.

Oksidacijski stres je popraćen formiranjem reaktivnih oblika kisika (ROS), kao što su:

superoksidni radikal (O2·) iz kojeg nastaju singletni kisik (O2

-2), hidroksilni radikal (OH

-), i

vodikov peroksid (H2O2) (Arora i sur., 2002). ROS oštećuje membrane i makromolekule te

utječe na stanični metabolizam i igra ključnu ulogu kao uzrok staničnog oštećenja u uvjetima

stresa. Denaturacija funkcionalnih i strukturnih makromolekula je dobro poznati rezultat

djelovanja ROS-a u stanicama. ROS dovodi do oštećenja molekula DNA, aminokiselina,

proteina, fotosintetskih pigmenata i lipidne peroksidacije (Arora i sur., 2002). Kao posljedica

toga, neke stanice aktiviraju obrambene mehanizme, kao što su povećanje ekspresije gena za

antioksidanse i proizvodnja stresnih proteina, povećanje antioksidacijskog sustava,

uključujući i antioksidantivne enzime i akumulacija kompatibilnih osmolita.

Međutim uloga ROS-a može biti i signalna, kao odgovor stanica na abiotički stres ili

napad patogena, te također podrazumijeva i sudjelovanje u reakcijama učvršćivanja stanične

stijenke prilikom napada patogena (Arora i sur., 2002).

Biljke, međutim, posjeduju impresivan niz obrambenih mehanizama protiv

oksidacijskog stresa, uključujući enzimske i neenzimske antioksidacijske sustave.

Antioksidacijski enzimi uključuju: superoksid dismutazu (SOD), peroksidazu (POX), katalazu

(CAT), askorbat peroksidazu (APX) i glutation reduktazu (GR) (Allen, 1995), dok

neenzimski antioksidansi uključuju one topive u vodi (askorbat, glutation, fenolni spojevi i

flavonoidi) i topive u lipidima (a-tokoferol, b-karoten, likopen) (Rao i sur., 1996).

Katalaza (CAT) je enzim građen od četiri podjedinice, od kojih svaka u aktivnom

centru posjeduje hem skupinu. Lokalizirana je u mitohondrijima, peroksisomima i citoplazmi

UVOD

5

viših biljaka (Bray i sur., 2000). CAT razgrađuje H2O2 u vodu i kisik i jedan je od glavnih

antioksidacijskih enzima (Scandalios i sur., 1997). Kod biljaka, katalaza „čisti“ H2O2 koji

nastaje tijekom transporta mitohondrijskih elektrona, β-oksidacije masnih kiselina, i što je

najvažnije fotorespiracijske oksidacije (Scandalios i sur., 1997). Razni dokazi upućuju da

katalaza igra važnu ulogu u obrani biljke, starenju i scenescenciji. Aktivnost katalaze je pod

utjecajem raznih čimbenika, kao što su salicilna kiselina i dušikov oksid. Salicilna kiselina

neselektivno inhibira aktivnost svih katalaza ili ih štiti od inaktivacije, ovisno o redoks stanju

stanice (Chen i sur., 1993). U dosadašnjim istraživanjima zabilježen je značajan porast

aktivnosti katalaze u biljkama izloženima vodnom stresu pri čemu katalaza štiti biljku od

lipidne peroksidacije membranskih sustava i oksidacijskog oštećenja uklanjanjem vodikovog

peroksida (Mafakheri i sur., 2011).

Peroksidaze igraju važnu ulogu u obrana biljaka od štetnog djelovanja ROS-a. Ovi

enzimi su hem-sadržavajući glikoproteini i uključeni su u mnoge fiziološke procese u biljaka

kao što su katabolizam auksina, promjene stanične stijenke (lignifikacija, suberinizacija),

zarastanje rana te obrana (Gaspar i sur., 1991; Asada, 1992). Peroksidaze također kontroliraju

razinu H2O2 i štite stanice koje su izložene stresnim uvjetima. Prethodna istraživanja pokazala

su da se velike količine slobodnih radikala otpuštaju tijekom razdoblja starenja u

peroksisomima biljnih stanica (Del Rio i sur., 1998). Gvajakol peroksidaza (GPOD) je enzim

važan u biosintezi lignina i obrani od biotičkog stresa (Gaspar i sur., 1991). GPOD koristi

aromatske donore elektrona pri čemu dolazi do njihove oksidacije i obojenja produkta te

redukcije vodikovog peroksida u vodu (Singh Gill i Tuteja, 2010).

1.3. KOMPATIBILNI OSMOLITI

Tolerantnost na sušu predstavlja zapravo tolerantnost na promjene koje suša izaziva na

razini stanica i molekula. Biljke to postižu osmotskom regulacijom. Osmotska regulacija

definirana je kao smanjenje osmotskog potencijala u stanici zbog aktivnog nakupljanja

određenih osmolita (osmoprotektanata) tijekom smanjenog vodnog potencijala u listu.

Aktivna akumulacija raznih osmolita u stanicama omogućuje da se procesi koji ovise o

turgoru nastave do neke mjere i u stresnim uvjetima. Tvari uključene u osmotsku regulaciju

razlikuju se kod različitih vrsta, a mogu biti organske ili anorganske (anorganski ioni) prirode.

Od anorganskih iona, za osmotsku regulaciju kod mnogih biljaka pa i pšenice koju sam

UVOD

6

istraživala u ovom radu vrlo je važan kalij (K) kako su utvrdili Morgan i Tan (1996). Ipak,

glavnu ulogu u osmoregulaciji imaju organski osmoliti. Organske osmolite moguće je

podijeliti u dvije kategorije: (1) osmolite koji sadrže dušik kao što su slobodne aminokiseline

npr. prolin (Pro) ili druge te kvaterni amonijski spojevi kao što su betain, poliamini i proteini;

(2) ugljikohidratne osmolite poput šećernih alkohola (manitol, sorbitol), monosaharida

(glukoza, fruktoza), oligosaharida (saharoza, trehaloza) te polisaharida (npr. fruktan) (McCue

i Hanson, 1990).

Prolin i betain sudjeluju u osmoregulaciji biljaka kao odgovor na vodni stres odnosno

manjak vode u stanici, ali mogu i štititi stanicu na više načina (Huang i sur., 2000). Tako

sinteza prolina povećava kiselost citoplazme i može održavati odgovarajući odnos

NADP+/NADPH (Hare i Cress, 1997). Smatra se da prolin također stabilizira makromolekule

te da predstavlja zalihu ugljika i dušika za korištenje tijekom sušnog razdoblja (Kereša i sur.,

2008).

1.4. ZEOLITI

Poljoprivrednici i ljubitelji bilja često se bore sa problemima kao što su nekvalitetno,

kiselo ili onečišćeno tlo te suša ili prekomjerna vlaga. Posljednjih godina postoji povećani

interes za korištenje prirodnih aminosilikata u agrokulturi. U prirodi postoji zeolit, mineral

čija svojstva upijanja i ravnomjernog otpuštanja vode i hranjivih tvari rješavaju i navedene

probleme, ali blagotvorno utječu na cjelokupan rast biljke.

Zeoliti su hidratizirani aluminosilikati alkalnih i zemnoalkalnih minerala s

beskonačnom, otvorenom trodimenzionalnom strukturom (Mumpton, 1999), koja je sposobna

reverzibilno izgubiti ili dobiti vodu. Zeolitske strukture sastavljene su od kostura građenog od

[SiO4]4-

i [AlO4]5-

tetraedara međusobno povezanih zajedničkim atomima kisika. Glavni

kationi su Na+ i Ca

2+, a nešto rjeđi K

+, Ba

2+, Be

2+, Li

+, Mg

2+, Sr

2+. Prema morfološkim

značajkama zeoliti se dijele na vlaknaste, listaste i kockaste zeolite. Veličina šupljina i kanla u

Si-Al kosturu ovisi o omjeru Al i Si, pa tako veće šupljine imaju zeoliti s više Si, a sadrže i

više vode. U šupljinama su veliki kationi (Ca2+

, Na+) okruženi molekulama vode stvarajući

hidratne komplekse velikih radijusa što oslabljuje vezu između samih iona i kostura. Zbog

toga kationi nisu čvrsto vezani nego su pokretljivi i zamjenjivi, što je jedno od važnih

svojstava zeolita. Drugo važno svojstvo je da zagrijavanjem zeolit lako gubi vodu bez

UVOD

7

narušavanja kristalne rešetke, a može je opet lako sorbirati, kao i neke druge molekule npr.

H2S, N2, alkohole, naftne derivate, itd. Zeoliti su staklastog, često sedefastog ili zemljastog

sjaja. Obično su bezbojni ili bijeli ali uslijed primjesa mogu biti i lagano obojeni žućkasto,

ružičasto, zelenkasto ili sivo. Zbog rahle strukture imaju malu gustoću i nizak indeks loma.

Zeoliti se pojavljuju u različitim okolišima kao što su vulkanske stijene gdje su često zajedno

s dolomitom, tincima i kvarcom, te u bentonitima, stijenama koje nastaju izmjenom

piroklastičnog materijala u alkalnoj sredini (Slovenec i Bermanec, 2003).

Razna istraživanja su pokazala da zeoliti imaju poželjne karakteristike i veliki

kapacitet zadržavanja vode, dok kao dodatak tlu povećavaju dostupnost hranjivih nutrijenata

(Coppola i sur., 2003; Pisarović i sur., 2003). Jedinstvena fizikalna i kemijska svojstva

prirodnih aluminosilikata čini ih posebno prikladnim za poljoprivrednu namjenu.

Tehnologija temeljena na zeolitima koristi sporo otpuštajuća gnojiva (zeopone) kako

bi se tlo regeneriralo i oporavilo (Coppola i sur., 2003; Pisarović i sur., 2003; Mumpton,

1999). U stvari, zeoliti daju rezultate poboljšavajući svojstava tla zadržavanjem, a time i

povećanjem količine vlage (Xiubin i Zhanbih, 2001). Dakle, zeoliti potencijalno mogu

kontrolirati količinu vode upijanjem i polaganim otpuštanjem iste kako bi se spriječilo

truljenje korijena i kontrolirali ciklusi isušivanja.

U ovom istraživanju koristila sam komercijalno dostupne zeolite pod nazivom

„ZEOSAND“ za koje proizvođači navode „zeoliti posebne granulacije (0.5-1 mm) za

presadnice, uzgoj u plastenicima i staklenicima, te za travnate površine, kao bio stimulatori

rasta, uštede voda, gnojiva i dr.“ Osim originalne granulacije koristila sam i dodatno usitnjeni

zeolit koji je imao 10x manju granulaciju.

1.5. PŠENICA (Triticum aestivum L.)

Pšenica se koristi u mlinarstvu, prehrambenoj i farmaceutskoj industriji. Najznačajniji

je ratarski usjev te je njome zasijana ¼ obradivih površina na svijetu. Pšenični kruh osnovna

je hrana za oko 70% ljudske populacije i sadrži 15-17% proteina, 18% ugljikohidrata, oko

1.3% masti. Dobro je probavljiv i bogat vitaminima B kompleksa. Iz posijanog zrna pšenice

razviju se 1 do 1.5 m visoke vlati koje se u vrijeme zriobe oboje zlatno-žuto (Mađarić, 1985).

UVOD

8

Pšenica je kultura kontinetalne klime. Najpovoljnija temperatura za njezino klijanje i

nicanje jest 14-20 °C i pri toj temperaturi pšenica niče za 5-7 dana. Pri temperaturi od 7 do 8

°C, niče za 17-20 dana, a pri nižim temperaturama klijanje i nicanje još je sporije.

Pšenica uspijeva na područjima s vrlo različitom količinom i rasporedom oborina.

Najveći prinos i najbolja kakvoća postižu se u područjima s ukupnom količinom oborina od

650-750 l/m2, pravilno raspoređenih. U kontinentalnim se dijelovima Hrvatske suša javlja

uglavnom u drugom dijelu vegetacije. Smanjenje prinosa najčešće je posljedica suhog tla u

fazi vlatanja i intezivnog rasta te donekle sušnosti u fazi klasanja. Pri suhom tlu u fazi

klasanja prinos zrna smanji se za 45-50% , ponekad i više (Mađarić, 1985).

1.6. RAJČICA (Solanum lycopersicum L.)

Rajčica je gotovo najzastupljenija vrsta is porodice Solonaceae s obzirom na udio u

poljoprivrednoj proizvodnji. Podrijetlom je iz Perua (s Anda), a uzgojili su je Asteci u

Meksiku. Iako su joj stabljika i listovi otrovni, plodovi rajčica spadaju u najjestivije povrće.

Rajčica je povrtna jednogodišnja biljka s crvenim sočnim plodovima koji imaju neobičnu

poziciju između povrća i voća.

Uzgaja se u plastenicima, staklenicima i na polju. Dijeli se na srednje ranu i kasnu.

Ima dobro razvijen vretenast korijen s puno bočnih žila, a glavni korijen prodire u tlo do 1.5

m dubine. Najveća masa korijenovog sistema razvija se do dubine od 40-50 cm što ovisi o

kvaliteti tla. Biljka isto tako stvara i adventivno korijenje. Stablo je zeljasto, razgranato, a

visina se kreće od 0.5-3 m što ovisi o uzgoju. Svi zeleni djelovi biljke obrasli su dlačicama, a

cvjetovi su skupljeni u grozd.

Minimalna temperatura za klijanje sjemena je 10 ºC, a klijanje traje 8-23 dana.

Optimalna temperatura za klijanje je 22-25 ºC, a za rast i razvoj sve do plodonošenja potrebna

je temperatura od 18-22 ºC. Najpovoljnija relativna vlaga zraka je između 55-65%. Rajčica se

svrstava u usjeve sa srednjim zahtjevima za vodom. Kritično je razdoblje za vlagu vrijeme

cvatnje i zametanja plodova, što traje 1-2 mjeseca. Za normalan rast i razvoj rajčica traži

umjerenu vlažnost zemljišta i zraka (60-70% vodnog kapaciteta i 50-60% relativne vlažnosti

(Prađiković, 2002).

UVOD

9

1.7. CILJ ISTRAŽIVANJA

Cilj ovog istraživanja bio je proučiti učinak suše tj. nedostatka vode u tlu, kao jednog

od čimbenika koji sve češće značajno utječe na poljoprivrednu proizvodnju, na fiziološke

pokazatelje (koncentraciju ukupnih topivih proteina, lipidnih peroksida i prolina te aktivnosti

katalaze i gvajakol peroksidaze) u pšenici (Triticum aestivum L.) i rajčici (Solanum

lycopersicum L.). Također, cilj je utvrditi fiziološke prilagodbe koje sudjeluju u obrani biljke

od suše, a ujedno istražiti učinak dodatka zeolita u supstrat na sposobnost zadržavanja vlage u

tlu i bolju obranu pšenice i rajčice od suše.

10

2. MATERIJALI I METODE

MATERIJALI I METODE

11

2.1. MATERIJALI

2.1.1. BILJNI MATERIJAL

Tema istraživanja ovoga rada bila je učinak suše na pšenicu (Triticum aestivum L.,

sorta 'Kaja') i rajčicu (Solanum lycopersicum L., sorta 'Vilma'). Pšenica je proizvod

Agronomskog fakulteta, Sveučilišta u Zagrebu, a rajčica je dobivena od proizvođača CNOS-

Garden Sp. z o.o., Poljska, EU.

2.2. METODE

2.2.1. POSTAVLJANJE POKUSA

U istraživanju sam koristila četiri tipa supstrata - supstrat za ukrasno bilje (S0),

supstrat za ukrasno bilje sa 10% (w/w) zeolita (ZeoSand, Velebit Agro) veličine 0.6 x 1 mm

(S1), supstrat za ukrasno bilje sa 20% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm (S2) te supstrat za

ukrasno bilje sa 10% (w/w) usitnjenog zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm (S3). Supstrat je

proizveden od treseta, zrelog humusa, kore i ilovače sa prilagođenom reakcijom te je

obogaćen hranjivim tvarima. Sastav mješavine supstrata za ukrasno bilje, naveden na

deklaraciji proizvoda, prikazan je u Tablici 1.

Tablica 1. Sastav mješavine supstrata za pelargonije i balkonsko cvijeće, pH vrijednosti 5.0-

6.5.

ELEMENT KOLIČINA

N 150-600 mg/l

P2O

5 150-600 mg/l

K2O 300-700 mg/l

Kadmij 2 mg/kg

Olovo 100 mg/kg

Živa 1 mg/kg

Arsen

Krom

Bakar

Nikal

Cink

10 mg/kg

100 mg/kg

100 mg/kg

50 mg/kg

300 mg/kg

Molibden 5 mg/kg

MATERIJALI I METODE

12

Četiri tipa supstrata sam razdijelila u pojedinačne teglice (400 g supstrata po teglici, 2

teglice za svaki tip supstrata) koje sam podijelila u dvije skupine: kontrolnu skupinu i skupinu

izloženu stresu. U svaku teglicu posijala sam po 20 sjemenki pšenice ili rajčice koje sam

prekrila tankim slojem supstrata i zalila s 200 ml vodovodne odstajale vode (pri čemu je

ukupna masa teglice 550 g). Teglice sam stavila na prozor prostorije sobne temperature (22 ±

2 °C) s prirodnim osvijetljenjem.

Supstrat sam zalijevala svaki drugi dan do početne težine teglice (550 g) otprilike

tjedan dana, odnosno dok sjeme nije proklijalo. Dalje sam zalijevala po potrebi, također do

početne težine teglice. Skupinu izloženu stresu nisam uopće zalijevala. Rast biljaka je trajao

tri tjedna.

2.2.2. MJERENJE DUŽINE, ŠIRINE I BROJA LISTOVA

Nakon tri tjedna rasta, prije sabiranja svježeg biljnog materijala, kod svakog tretmana

izmijerila sam dužinu, širinu te broj listova uzgajanih vrsta biljaka.

2.2.3. MJERENJE RELATIVNOG SADRŽAJA VODE U LISTOVIMA

Nakon tri tjedna rasta, biljke sam uzorkovala i pojedinačnim listovima izmjerila

ukupnu masu svježe tvari. Listove sam zatim stavila u vrećice sa deH2O na 24 sata kako bih

dobila maksimalno hidratizirano tkivo. Nakon toga sam ih izvagala (turgidna masa) te ih

stavila na sušenje na 80 °C oko 6 sati nakon čega sam izmjerila masu suhe tvari. Iz dobivenih

odvaga, izračunala sam relativan sadržaj vode (RWC) u listovima, koji je opisao Weatherley

(1950,1951), prema formuli:

Zatim sam napravila odvage svježeg biljnog materijala za određivanje različitih

fizioloških pokazatelja. Biljni materijal sam pohranila u hladnjak na -20 °C za daljnje analize.

MATERIJALI I METODE

13

2.2.4. ODREĐIVANJE KOLIČINE PROTEINA PO BRADFORDU

Brza i pouzdana metoda za procjenu količine proteina od izrazite je važnosti u

različitim pristupima istraživanja proteina. Protokol opisan prema Brafdordu (1976) veliku

popularnost u kvantifikaciji proteina duguje jednostavnosti, brzini i pouzdanosti u odnosu na

druge metode. Sama metoda se temelji na primjeni boje Coomassie Brilliant Blue G-250,

koja postoji u dvije forme – crvenoj i plavoj. Vezanjem proteina na spomenutu boju crvena

forma prelazi u plavu što se može pratiti i spektrofotometrijski pomakom apsorpcijskog

maksimuma sa 465 na 595 nm. Kako je vezanje proteina na boju relativno kratak proces (oko

2 minute), a sam kompleks ostaje postojan u otopini dovoljno dugo (oko sat vremena),

metoda se smatra brzom, a ujedno nema kritičnog vremena raspada kompleksa (Bradford,

1976). Reagens čine boja Coomassie Brilliant Blue G-250, 100% etanol te 85% fosforna

kiselina.

Za izolaciju proteina, biljno sam tkivo homogenizirala u tarioniku porculanskim

tučkom u 1.2 ml hladnog 50 mM kalij-fosfatnog (KP) pufera (pH 7.0) za uzorke iznad 100 mg

i u 1 ml hladnog 50 mM KP pufera (pH 7.0) za uzorke ispod 100 mg uz dodatak

polivinilpirolidona (PVP) u prahu. Uzorke sam zatim centrifugirala 20 min pri 20 000 x g na 4

°C, a supernatant sam koristila za određivanje koncentracije proteina.

U reakcijskoj otopini korišteno je 50 µl uzorka, standarda, odnosno pufera kao slijepe

probe te 950 µl Bradfordovog reagensa. Kao standard korišten je albumin goveđeg seruma

(bovine serum albumin, BSA) seta razrijeđenja 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 mg/ml.

Slijepa proba je bio kalij-fosfatni (KP) pufer (pH 7.0) korišten za ekstrakciju biljnog

materijala. Nakon dodavanja reagensa, otopina svakog uzorka inkubirana je 5 minuta na

sobnoj temperaturi i svjetlosti kako bi osigurali potpuno zasićenje boje Coomassie Brilliant

Blue s proteinima. Nakon inkubacije, mjerila sam apsorbanciju uzorka spektrofotometrijski na

595 nm. Iz dobivenih apsorbancija i već poznatih koncentracija standarda izradila sam

baždarni pravac iz kojeg sam izračunala količinu proteina u miligramima po ml i zatim

izrazila po gramu svježeg tkiva.

2.2.5. ODREĐIVANJE STOPE LIPIDNE PEROKSIDACIJE

Kao posljedica ozbiljne izloženosti stresu biljke mogu „iscrpiti“ svoje antioksidacijske

obrambene mehanizme što će rezultirati nakupljanjem ROS-a poput singletnog kisika,

MATERIJALI I METODE

14

superoksida i vodikovog peroksida. Posljedica njihovog nakupljanja u stanici može dovesti do

procesa poput lipidne peroksidacije koja će dovesti do oštećenja membranskih lipida,

membranskog sustava stanice te inaktivacije membranskih enzima (DaCosta i Huang, 2007).

Određivanje stope lipidne peroksidacije se temelji na mjerenju produkata lipidne

peroksidacije koji reagiraju s tiobarbituratnom kiselinom (thiobarbituric acid reactive

substances, TBARS). Prilikom peroksidacije lipida dolazi do nastanka lipidnih

hidroksiperoksida koji su primarni produkti peroksidacije, ali su dosta nestabilni i reaktivni,

pa ih je teško mjeriti. Sekundarni produkti koji se mogu mjeriti i smatraju se pouzdanim

indikatorom oksidacijskog oštećenja, odnosno lipidne peroksidacije su najčešće

malondialdehidi (MDA). Oni se vežu s dvije molekule tiobarbiturne kiseline (TBA) pri čemu

nastaje crveno obojeni kompleks koji će apsorbirati na 532 nm. Osim na 532 nm, apsorbancija

se mjeri i na 400 i 600 nm jer mnoga biljna tkiva sadrže interferirajuće tvari poput antocijana i

polifenola koji mogu dovesti do lažne procjene stope lipidne peroksidacije. Zbog toga se radi

korekcija na ranije spomenutim valnim duljinama.

Za mjerenje stope lipidne peroksidacije, biljno sam tkivo ekstrahirala u 1.2 ml

reagensa koji se sastojao od 0.25% -tne (w/v) tiobarbituratne kiseline (TBA) pripremljene u

10%-tnoj (w/v) trikloroctenoj kiselini (TCA). Homogenate sam inkubirala 45 min na 100 °C

te potom hladila na ledu. Uzorke sam centrifugirala 15 min pri 15 000 x g na 4 °C, a čisti

supernatant prebacila u čiste tubice. Zatim sam mjerila apsorbanciju na spomenutim valnim

duljinama. Dobiveni rezultati dalje se obrađuju prema formuli (Hodges i sur., 1999):

Molarna apsorbancija saharoze koncentracije 1-10 mM na 532 nm iznosi 8.4 dok na

440 nm iznosi 147. Dijeljenjem ta dva broja dobiven je omjer od 0.0571 s kojim množimo

dobivene razlike apsorbancija u B. Rezultati lipidne peroksidacije izraženi su kao nmol po

gramu svježe tvari, koristeći ekstinkcijski koeficijent za MDA ( = 157 000 M-1

cm-1

).

MATERIJALI I METODE

15

2.2.6. ODREĐIVANJE KONCENTRACIJE SLOBODNOG PROLINA

Određivanje koncentracije prolina temelji se na reakciji prolina i ninhidrina (Bates i

sur., 1973). Hiperprodukcija prolina je česti odgovor promatranih biljaka koje su izložene

raznim stresnim uvjetima. Određivanje te aminokiseline je stoga vrlo korisno za procjenu

fiziološkog stanja biljke te za općenito razumijevanje tolerancije na stres u biljkama.

Ninhidrin (2,2-dihidroksindan-1,3-dion), je često korišten za dokazivanje aminokiselina. Pri

neutralnom pH, razara svaku primarnu α-aminokiselinu i reagira sa otpuštenim NH3 u obliku

tamno ljubičastog produkta, koji ima maksimalnu apsorpciju pri oko 570 nm. No, u reakciji s

prolinom, pri niskom pH daje crveno obojen produkt, koji ima maksimalnu apsorbanciju pri

520 nm, što je i ključ determinacije slobodnog prolina u stresnim uvjetima.

Za određivanje koncentracije slobodnog prolina, biljno tkivo sam ekstrahirala u 1.2 ml

3%-tne (w/v) sulfosalicilne kiseline te sam centrifugirala uzorke 10 min na 10 000 x g na 4

°C. Inkubirala sam 950 µl uzorka sa 450 µl ledene octene kiseline i 450 µl kiselog ninhidrina

(1.25 g ninhidrina otopljenog u 30 ml ledene octene i 20 ml 6 M fosfatne kiseline), 1 sat na

100 °C, te sam reakciju prekinula u ledu. Uzorcima sam dodala 1 ml toluena, promiješala na

vibracijskoj mješalici pri čemu je došlo do razdvajanja dvije faze – crveni produkt reakcije

prolina s ninhidrinom je prešao u gornju fazu. Gornju, organsku fazu sam prebacila u kivetu

(1 ml) i izmjerila joj apsorbanciju na 520 nm uz upotrebu toluena kao slijepe probe.

Koncentraciju prolina izračunala sam pomoću baždarne krivulje, za koju sam napravila niz

razrijeđenja (0.1-200 µg/ml) matične otopine prolina sa deH2O s kojima je ponovljen isti

postupak kao i s uzorcima. Na kraju sam izmjerila apsorbanciju te napravila standarnu

krivulju ovisnosti apsorbancije o koncentraciji prolina. Koncentraciju prolina izrazila sam u

µg po g svježe tvari.

2.2.7. SPEKTROFOTOMETRIJSKO ODREĐIVANJE ENZIMSKE AKTIVNOSTI

ANTIOKSIDACIJSKIH ENZIMA KATALAZE I GVAJAKOL

PEROKSIDAZE

Za spektrofotometrijsko određivanje enzimske aktivnosti pojedinog antioksidacijskog

enzima, koristila sam već postojeće ekstrakte kojima sam određivala koncentraciju proteina.

Katalaza (CAT) je široko rasprostanjen enzim i predstavlja dio antioksidacijske zaštite

organizma. Katalaza razlaže toksični vodikov peroksid na molekulu kisika i vode. CAT sam

MATERIJALI I METODE

16

mjerila kao pad apsorbancije u zadanom vremenu pri valnoj duljini 240 nm (Aebi, 1984). U

kvarcnu kivetu sam stavila 950 µl reakcijske smjese (50 mM KP pufer + 10 mM H2O

2, pH

7.0) i 50 µl uzorka za pšenicu te 900 µl reakcijske smjese (50 mM KP pufer + 30% H2O

2, pH

7.0) i 100 µl uzorka za rajčicu te je ukupni volumen u kiveti bio 1 ml. Pad apsorbancije sam

mjerila na 240 nm 10 puta svakih 10 sekundi. Aktivnost katalaze sam izrazila kao nmol H2O

2

po min po mg proteina ( = 40 mM-1

cm-1

).

Gvajakol-peroksidaza (GPOD) pripada biljnim peroksidazama koje su uključene u

regulaciju mnogih fizioloških procesa (metabolizam stanične stijenke, lignifikacija,

suberinizacija, katabolizam auksina,senescencija) te u antioksidacijskom odgovoru u uvjetima

stresa (Hiraga u sur., 2001, Mathe i sur., 2010). Peroksidaze su glikoproteini koji u aktivnom

centru sadrže Fe, a kataliziraju oksidacijsko-redukcijske reakcije između H2O

2 i različitih

reduktanata. Gvajakol-peroksidaze su sklonije aromatskim donorima elektrona, a gvajakol je

najčešće korišteni supstrat za mjerenje aktivnosti enzima. Gvajakol je umjetni supstrat, čijom

oksidacijom u prisutnosti H2O

2 i GPOD nastaje žuto-smeđe obojeni produkt tetragvajakol.

GPOD sam mjerila spektrofotometrijski pri valnoj duljini od 470 nm (Chance i Maehly,

1955). U kivetu sam dodala 900 µl reakcijske smjese (50 mM KP pufer + 5 mM H2O

2+ 18

mM gvajakol, pH 7.0) i 100 µl uzorka tako da volumen u kiveti iznosi 1 ml. Apsorbancija je

mjerena pri 470 nm 10 puta svakih 15 sekundi. Aktivnost gvajakol peroksidaze sam izrazila

kao µmol tetragvajakola po min po mg proteina koristeći ekstincijski koeficijent za

tetragvajakol ( = 26.6 mM-1

cm-1

).

2.2.8. ODREĐIVANJE ENZIMSKE AKTIVNOSTI ANTIOKSIDACIJSKIH

ENZIMA KATALAZE I GVAJAKOL PEROKSIDAZE U GELU

Za određivanje enzimske aktivnosti pojedinog antioksidacijskog enzima u gelu,

koristila sam već postojeće ekstrakte kojima sam određivala koncentraciju proteina.

Razdvajanjem proteina iz biljnih ekstrakata vertikalnom diskontinuiranom poliakrilamid-gel

elektroforezom (PAGE) u nativnim uvjetima određen je broj izoenzima. Elektroforeza je

izvođena na uređaju PROTEAN II (Biorad) u nativnim uvjetima.

Za elektroforezu sam pripremila poliakrilamidni gel na pločama (Laemmli, 1970), s

time da sam izostavila natrijev dodecil sulfat (sodium dodecyl sulfate, SDS). Poliakrilamidni

gel sadrži 10% (T = 10%) monomera akrilamida (w/v) za razdvajanje, pri čemu je maseni

MATERIJALI I METODE

17

udio bis-akrilamida (w/v) 2.66% (C = 2.66%). Donji gel, odnosno gel za razdvajanje sadrži

pufer Tris/HCl koncentracije 1.5 M (pH 8.8), inicijator polimerizacije amonijev persulfat

(ammonium persulfate, APS) te katalizator polimerizacije tetrametiletilendiamin

(tetramethylethylenediamine, TEMED). Gornji gel, odnosno gel za koncentriranje sadrži 5.1%

(T = 5.1%) monomera akrilamida (w/v) za razdvajanje, pri čemu je maseni udio bis-

akrilamida (w/v) 2.66% (C = 2.66%). Također, sadrži i pufer Tris/HCl koncentracije 0.5 M

(pH 6.8), APS te TEMED. Pufer za elektroforezu sadrži 0.005 M Tris/HCl i 0.038 M glicin

(pH 8.3).

U jažice sam nanosila jednaku količinu proteina (35 µg za GPOD i 40 µg za CAT) iz

proteinskih ekstrakata, pri čemu sam dodala i kap bromfenol-modrila u svaki uzorak za lakše

nanošenje i obilježavanje tijeka elektroforeze. Elektroforeza je provedena u hladnjaku pri 4

°C kroz 4 sata. Napon je na početku iznosio 100 V na instrumentu Power Pac 1000 (Biorad)

kako bi uzorci formiralu jednu zonu. Kada su uzorci ušli u gel za razdvajanje, napon sam

povećala na 200 V.

Aktivnost katalaze odredila sam na slijedeći način: gel sam tri puta po 15 min ispirala

u deH2O, zatim inkubirala 10 min u 5 mM H2O2 i nakon toga ponovno kratko isprala u

deH2O. Nakon ispiranja, gel sam obojila u otopini 2% (w/v) željezovog klorida (FeCl3 x 6

H2O) i 2% (w/v) kalijevog fericijanida (K3(Fe(CN6)) u omjeru 1:1 te nakon toga ponovno

isprala u deH2O.

Za određivanje aktivnosti gvajakol peroksidaze, gel sam inkubirala u kalij fosfatnom

puferu (pH 7.0) koncentracije 50 mM uz dodatak 20 mM gvajakola i 4 mM vodikovog

peroksida. Nakon određenog vremena, pojavile su se smeđe vrpce.

2.2.9. STATISTIČKA OBRADA PODATAKA

Rezultati su prikazani kao srednja vrijednost od najmanje šest replika ± standarna

pogreška (SE). Analiza je provedena putem programa STATISTICA 8.0 (StatSoft. Inc.,

SAD). U statističkoj obradi podataka korištena je jednosmjerna analiza varijance (engl.

ANOVA) te je značajnost utjecaja različitih supstrata međusobno ispitana Turkey HSD post

hoc testom. Rezultati koji se međusobno značajno razlikuju na razini p < 0.05, označeni su

različitim slovima.

18

3. REZULTATI

REZULTATI

19

U ovom sam istraživanju kontrolne biljke i biljke izlagane nedostatku vode odnosno

suši uzgajala na četiri tipa supstrata - supstrat za ukrasno bilje (S0), supstrat za ukrasno bilje s

10% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm (S1), supstrat za ukrasno bilje s 20% (w/w) zeolita

veličine 0.6 x 1 mm (S2) te supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) usitnjenog zeolita veličine

0.006 x 0.1 mm (S3).

3.1. UČINAK SUŠE NA DUŽINU, ŠIRINU I BROJ LISTOVA

Nakon tri tjedna pokusa, u dužini listova u pšenice zamijetila sam značajnu razliku

između biljaka uzgajanih u uvjetima nedostatke vode i kontrole kod svih istraživanih supstrata

osim kod S3 (Slika 1). Unutar tretmana, i suše i kontrole, postoje gotovo nezamjetne razlike u

dužini listova između biljaka uzgajanih na različitim supstratima. Nešto su kraći listovi

kontrolnih biljaka na supstratu S3 dok su listovi biljaka izloženih suši na supstratu S0 nešto

duži u odnosu na ostale supstrate unutar tretmana (Slika 1).

Slika 1. Učinak suše na dužinu listova pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 - supstrat za

ukrasno bilje, S1 - supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S2 - supstrat

za ukrasno bilje s 20% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S3 - supstrat za ukrasno bilje s 10%

(w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm. Rezultati su izraženi kao srednja vrijednost ± standardna

pogreška. Rezultati koji se međusobno značajno razlikuju na razini p < 0.05, označeni su


Kod rajčice također postoji značajna razlika između biljaka uzgajanih u uvjetima suše

i kontrolnih biljaka kod svih istraživanih supstrata, osim onog bez dodatka zeolita (Slika 2).

a ab ab

abc bc c c c

0

5

10

15

20

25

30

35

40

S0 S1 S2 S3

Du

žin

a (m

m)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

REZULTATI

20

Unutar kontrole, listovi biljaka uzgajanih na supstratu S2 i S3 su duži od listova onih

uzgajanih na supstratu S0 i S1. Unutar biljaka izloženih suši, one uzgajane na supstratu S2

imaju značajno kraće listove od biljaka na ostalim supstratima (Slika 2).

Slika 2. Učinak suše na dužinu listova rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 - supstrat za






Širina listova pšenice značajno se razlikuje između biljaka uzgajanih u uvjetima suše u

odnosu na kontrolne biljke kod svih istraživanih supstrata osim kod S2. Širina listova se

također razlikuje i unutar tretmana. Kod kontrole, biljke na supstratu S0 imaju najšire listove

dok one na supstratu S2 imaju najuže. Unutar biljaka izloženih suši na različitim supstratima

širina listova je gotovo podjednaka (Slika 3).

U rajčici, također postoji značajna razlika u širini listova između biljaka uzgajanih u

uvjetima suše u odnosu na kontrolne i to na svim istraživanim supstratima. Unutar kontrole

listovi biljaka na supstratu S2 i S3 su značajno širi od listova biljaka na supstratu S0 i S1 dok

u uvjetima suše nema značajnih razlika u širini listova između biljaka na različitim

supstratima iako su oni u biljaka na S3 nešto širi (Slika 4).

b b

a a

bc

cd

d

cd

0

1

2

3

4

5

6

7

8

S0 S1 S2 S3

Du

žin

a (m

m)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

21

Slika 3. Učinak suše na širinu listova pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 - supstrat za






Slika 4. Učinak suše na širinu listova rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 - supstrat za






a

b

cd bc cd cd

cd d

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

S0 S1 S2 S3

Širi

na

(mm

)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

bc

c

ab a

d d cd

cd

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

S0 S1 S2 S3

Širi

na

(mm

)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

22

U pšenici kontrolne biljke imaju veći broj listova u odnosu na biljke u uvjetima suše i

to na svim supstratima osim na S3. Kontrolne biljke na supstratu S2 imaju nešto više listova u

odnosu na ostale supstrate osobito u odnosu na S0 gdje je razlika i statistički značajna. Biljke

u uvjetima suše na supstratu S3 imaju nešto manje listova u odnosu na biljke na ostalim

supstratima (Slika 5).

U rajčici kontrolne biljke također imaju veći broj listova u odnosu na biljke u uvjetima

suše, na svim supstratima osim na S3. Broj listova unutar kontrole ne razlikuje se značajno

između različitih supstrata, dok u uvjetima suše biljke na supstratu S3 imaju najviše listova,

značajno više u odnosu na biljke na supstratu S1, koji ima najmanje listova (Slika 6).

Slika 5. Učinak suše na broj listova pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 - supstrat za






a ab

bc abc bcd cd

d d

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

S0 S1 S2 S3

Bro

j lis

tova

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

REZULTATI

23

Slika 6. Učinak suše na broj listova rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 - supstrat za






3.2. UČINAK SUŠE NA RELATIVNI SADRŽAJ VODE U LISTOVIMA

Relativni sadržaj vode u listovima odnosno relativna turgidnost listova značajno je

različita između biljaka u uvjetima suše u odnosu na kontrolne biljke na svim istraživanim

supstratima. Unutar kontrole odnosno suše nema neke značajne razlike u relativnoj turgdnosti

između biljaka uzgajanih na različitim supstratima (Slika 7).

Kod rajčice je relativni sadržaj vode u listovima također značajno različit između

biljaka u uvjetima suše u odnosu na kontrolne biljke na svim istraživanim supstratima. Unutar

kontrolnih biljaka na različitim susptartima nema razlike u relativnoj turgidnosti dok je unutar

biljaka u uvjetima suše relativna turgidnost listova kod biljaka na supstratima S1 i S2

značajno niža u odnosu na one uzgajane na supstratima S0 i S3 (Slika 8).

a

a

a a

bc c

bc

a

0

1

2

3

4

5

6

S0 S1 S2 S3

Bro

j lis

tova

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

24

Slika 7. Učinak suše na relativnu turgidnost pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 -

supstrat za ukrasno bilje, S1 - supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm,

S2 - supstrat za ukrasno bilje s 20% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S3 - supstrat za ukrasno

bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm. Rezultati su izraženi kao srednja vrijednost ±

standardna pogreška. Rezultati koji se međusobno značajno razlikuju na razini p < 0.05, označeni

su različitim slovima.

Slika 8. Učinak suše na relativnu turgidnost rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 -



bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm . Rezultati su izraženi kao srednja vrijednost ±



a a a a

b b

b b

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

S0 S1 S2 S3

Re

lati

vna

turg

idn

ost

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

a a a a

b

c c

b

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

S0 S1 S2 S3

Re

lati

vna

turg

idn

ost

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

25

3.3. UČINAK SUŠE NA KOLIČINU PROTEINA

Količina proteina u uzorcima je veća u uzorcima pšenice izložene tretmanu suše kod

svih istraživanih supstrata osim kod S2. Unutar kontrole, nešto veću koncentraciju proteina

imaju uzorci biljaka na supstratu S2 u odnosu na biljke na ostalim supstratima. Unutar biljaka

u uvjetima suše one na supstratu S2 pokazuju nešto nižu koncentracije proteina u odnosu na

biljke na ostalim supstratima (Slika 9).

U rajčici je također izmjerena veća količina proteina u uzorcima biljaka izloženih suši

u odnosu na kontrolne biljke, osobito kod biljaka na supstratu S1 i S2 gdje je porast i značajno

veći. Unutar kontrole nema značajnih razlika u količini proteina u biljaka na različitim

supstratima, dok unutar biljaka u uvjetima suše one na supstratu S2 imaju nešto višu

koncentraciju proteina u odnosu na one na ostalim supstratima (Slika 10).

Slika 9. Učinak suše na koncentraciju proteina pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 -






bc c

abc

c

a a

abc

ab

0

1

2

3

4

5

6

7

S0 S1 S2 S3

Ko

nce

ntr

acija

pro

tein

a

(mg

g-1 s

v.tv

.)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

REZULTATI

26

Slika 10. Učinak suše na koncentraciju proteina rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 -






3.4. UČINAK SUŠE NA STOPU LIPIDNE PEROKSIDACIJE

U pšenici koncentracija lipidnih peroksida, odnosno koncentracija MDA je veća u

biljaka izloženih suši nego kod biljaka raslih u kontrolnim uvjetima. Međutim razlika je

značajna samo u biljaka na supstratu S1. Unutar kontrole gotovo da nema razlike u

koncentraciji MDA među biljkama na različitim supstratima. Koncentracija MDA u biljaka

izloženih suši na supstratu S1 je značajno veća u odnosu na onu u biljaka na supstratima S2 i

S3 (Slika 11).

U rajčici nema razlike u koncentraciji MDA između biljaka izloženih suši i kontrolnih

biljaka na supstrata S0 dok je na ostalim supstratima koncentracija MDA veća u biljaka

izloženih suši osobito na supstratu S2 gdje je razlika i statistički značajna. Unutar kontrolnih

biljaka gotovo da nema razlike među supstratima dok unutar biljaka izloženih suši one na

supstratu S0 imaju najmanju koncentraciju MDA (Slika 12).

bc

c

bc bc

abc

ab

a

ab

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

S0 S1 S2 S3

Ko

nce

ntr

acija

pro

tein

a

(mg

g-1 s

v.tv

.)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

27

Slika 11. Učinak suše na koncentraciju lipidnih peroksida (MDA) u pšenice uzgajane u različitim

supstratima: S0 - supstrat za ukrasno bilje, S1 - supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita

veličine 0.6 x 1 mm, S2 - supstrat za ukrasno bilje s 20% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S3 -

supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm. Rezultati su izraženi kao

srednja vrijednost ± standardna pogreška. Rezultati koji se međusobno značajno razlikuju na

razini p < 0.05, označeni su različitim slovima.

Slika 12. Učinak suše na koncentraciju lipidnih peroksida (MDA) u rajčice uzgajane u različitim






bc

c c

c

ab

a

bc bc

0

2

4

6

8

10

12

14

S0 S1 S2 S3

Ko

nce

ntr

acija

MD

A

(nm

ol g

-1 s

v.tv

.)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

c

bc bc bc c

ab

a

abc

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

S0 S1 S2 S3

Ko

nce

ntr

acija

MD

A

(nm

ol g

-1 s

v.tv

.)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

28

3.5. UČINAK SUŠE NA KONCENTRACIJU SLOBODNOG PROLINA

Iz prikaza rezultata za pšenicu i rajčicu (Slike 13 i 14) vidljivo je značajno povećanje

koncentracije prolina u biljaka izloženih uvjetima suše na svim istraživanim supstratima.

Iznimka je jedino rajčica uzgajana na supstratu S0 u koje nije došlo do povećanja

koncentracije prolina (Slika 14).

Unutar kontrolnih biljaka kod pšenice nema značajne razlike između supstrata dok

biljke izložene suši na supstratima S2 i S3 pokazuju značajni porast koncentracije prolina u

odnosu na biljke na supstratima S0 i S1 (Slika 13).

Kontrola rajčice, kao i kod pšenice, nema značajne razlike između supstrata. Biljke

izložene suši na supstratima S1 i S2 pokazuju porast koncentracije prolina u odnosu na biljke

na supstratu S3 i osobito u odnosu na biljke na supstratu S0 (Slika 14)

Slika 13. Učinak suše na koncentraciju prolina pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 -






c c c c

b b

a

a

0

50

100

150

200

250

S0 S1 S2 S3

Ko

nce

ntr

acija

pro

lina

(µ

g g-1

sv.

tv.)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

REZULTATI

29

Slika 14. Učinak suše na koncentraciju prolina rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 -






3.6. UČINAK SUŠE NA ENZIMSKU AKTIVNOST ANTIOKSIDACIJSKIH

ENZIMA KATALAZE I GVAJAKOL PEROKSIDAZE

U pšenici aktivnost katalaze je niža u biljaka uzgajanih u uvjetima suše, međutim

razlika je značajna samo u onih uzgajanih na supstratu S3. Unutar kontrole aktivnost katalaze

je značajno najveća u biljaka na supstratu S3 u odnosu na biljke na drugim supstratima.

Unutar suše aktivnost katalaze je nešto manja u biljaka na supstratu S0 i S1 u odnosu na

supstrate S2 i S3 (Slika 15).

U rajčici aktivnost katalaze ne pokazuje značajnu razliku između biljaka uzgajanih u

kontrolnim i onih uzgajanih u uvjetima suše, kao niti unutar tretmana suše odnosno kontrole

(Slika 16).

c c c c

bc

a a

ab

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

S0 S1 S2 S3

Ko

nce

ntr

acija

pro

lina

(µ

g g-1

sv.

tv.)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

30

Slika 15. Učinak suše na aktivnost katalaze pšenice uzgajane u različitim supstratima: S0 -






Slika 16. Učinak suše na aktivnost katalaze rajčice uzgajane u različitim supstratima: S0 -






bc bc

ab

a

c c

bc bc

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

S0 S1 S2 S3

Akt

ivn

ost

kat

alaz

e

(nm

ol m

in-1

mg-1

pro

tein

a)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

a

a

a

a

a

a

a a

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

S0 S1 S2 S3

Akt

ivn

ost

kat

alaz

e

(nm

ol m

in-1

mg-1

pro

tein

a)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

31

Nema značajne razlike između kontrolnih biljaka i biljaka izlaganih suši niti u pšenice

niti u rajčice kod aktivnosti gvajakol peroksidaze. Također nema razlike između biljaka na

različitim supstratima niti u kontroli niti u biljaka izloženih suši (Slike 17 i 18).

Slika 17. Učinak suše na aktivnost gvajakol peroksidaze pšenice uzgajane u različitim






Slika 18. Učinak suše na aktivnost gvajakol peroksidaze rajčice uzgajane u različitim






a

a

a

a

a

a

a

a

0

0,5

1

1,5

2

2,5

S0 S1 S2 S3

Akt

ivn

ost

gva

jako

l pe

roks

idaz

e

(µm

ol m

in-1

mg-1

pro

tein

a)

Supstrat

PŠENICA

kontrola

suša

a

a

a

a

a a a a

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

S0 S1 S2 S3

Akt

ivn

ost

gva

jako

l pe

roks

idaz

e

(µm

ol m

in-1

mg-1

pro

tein

a)

Supstrat

RAJČICA

kontrola

suša

REZULTATI

32

3.7. UČINAK SUŠE NA ENZIMSKU AKTIVNOST KATALAZE I GVAJAKOL

PEROKSIDAZE U GELU

Iz prikaza aktivnosti katalaze u gelu u uzorcima pšenice (Slika 19) vidljiva su dva

izoenzima katalaze (CAT1 i CAT2). Najjača aktivnost vidljiva je u uzorcima biljaka izloženih

suši na supstratu S0 dok je najslabija u kontroli sa supstrata S3. Prema intenzitetu obojenja

vrpci uočava se da uzorci biljaka izloženih suši imaju nešto jaču aktivnost od onih kontrolnih

u biljkama raslim na supstratima S0, S1 i S3 dok je u biljaka na supstratu S2 podjednaka

aktivnost i u kontroli i u biljaka izloženih suši.

Što se tiče aktivnosti katalaze u gelu u uzorcima rajčice, nije došlo do obojenja gela

odnosno aktivnost katalaze nije detektirana.

Slika 19. Prikaz aktivnosti izoenzima katalaze u uzorcima pšenice uzgajane u kontrolnim uvjetima

odnosno uvjetima suše na različitim supstratima: S0 - supstrat za ukrasno bilje, S1 - supstrat za

ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S2 - supstrat za ukrasno bilje s 20% (w/w)

zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S3 - supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1

mm.

CAT2

CAT1

S1 kontrola

S0 kontrola

S1 suša

S0 suša

S3 kontrola

S2 kontrola

S3 suša

S2 suša

REZULTATI

33

Iz prikaza gela aktivnosti gvajakol peroksidaze u uzorcima pšenice (Slika 20.),

vidiljiva su dva izoenzima (GPOD1 i GPOD2). GPOD1 je imao vrlo slabu pokretljivost u

gelu, dok je drugi imao nešto veću pokretljivost ali je bio vrlo slabo izražen. Najjaču aktivnost

GPOD1 vidim u uzorcima kontrolnih biljaka i biljaka izloženih suši na supstratu S2, dok

uzorci biljaka izloženih suši na supstratima S0 i S1 pokazuju najslabiju aktivnost. U uzorcima

biljaka na supstratima S0 i S1 primjećujem da je kod biljaka izloženih suši intenzitet GPOD1

nešto niži.

U rajčici su također vidljiva dva izoenzima (GPOD1 i GPOD2). Oba enzima imaju

srednju pokretljivost u gelu, a GPOD2 je dosta slabo izražen. Uzorci kontrolnih biljaka

uzgajani na svim istraživanim supstratima pokazuju veću aktivnost nego uzorci biljaka

izloženi suši (Slika 21).

Slika 20. Prikaz aktivnosti izoenzima gvajakol peroksidaze u uzorcima pšenice uzgajane u

kontrolnim uvjetima (k) odnosno uvjetima suše (s) na različitim supstratima: S0 - supstrat za

ukrasno bilje, S1 - supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S2 -

supstrat za ukrasno bilje s 20% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S3 - supstrat za ukrasno bilje s

10% (w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm.

GPOD1

GPOD2

S1 k

S0 k

S1 s

S0 s

S3 k

S2 k

S3 s

S2 s

REZULTATI

34

Slika 21. Prikaz aktivnosti izoenzima gvajakol peroksidaze u uzorcima rajčice uzgajane u

kontrolnim uvjetima (k) odnosno uvjetima suše (s) na različitim supstratima: S0 - supstrat za

ukrasno bilje, S1 - supstrat za ukrasno bilje s 10% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S2 -

supstrat za ukrasno bilje s 20% (w/w) zeolita veličine 0.6 x 1 mm, S3 - supstrat za ukrasno bilje s

10% (w/w) zeolita veličine 0.006 x 0.1 mm.

GPOD1

GPOD2

S1 k

S0 k

S1 s

S0 s

S3 k

S2 k

S3 s

S2 s

35

4. RASPRAVA

RASPRAVA

36

Biljke na sušu odgovaraju vrlo kompleksnim mehanizmima, od promjene molekularne

ekspresije gena, biokemijskog metabolizma pa sve do promjene individiualnog fiziološkog

procesa. U ovom radu istraživala sam učinak suše na na fiziološke pokazatelje - koncentraciju

ukupnih topivih proteina, lipidnih peroksida i prolina te aktivnosti katalaze i gvajakol

peroksidaze) u pšenice (Triticum aestivum L.) i rajčice (Solanum lycopersicum L.). Također,

utvrdila sam učinke na morfologiju biljaka (veličinu i širinu listova te broj listova) te sadržaj

vode u biljci. S obzirom da je za zeolite poznato da upijanjem i polaganim otpuštanjem vode

iz svoje strukture mogu kontrolirati količinu vode u tlu (Xiubin i Zhanbih, 2001), željela sam

to potvrditi u ovom istraživanju pa sam biljke osim u supstratu za cvijeće uzgajala i s

dodatkom zeolita u različitim udjelima (10 i 20%, w/w) i različite granulacije (0.6 x 1 mm i

0.006 x 0.1 mm).

Suša odnosno nedostatak vode u tlu u biljkama reducira vodni potencijal stanice. Zbog

smanjenog sadržaja vode u biljci, stanice se smežuraju, a stanična stijenka opušta. Kako se

volumen stanice smanjuje, snižava se i hidrostatski tlak u stanici odnosno turgor. Najraniji

biofizički učinak suše je gubitak turgora, što utječe na aktivnosti ovisne o turgoru - poput

povećanja odnosno rasta stanice. Rezultati moga istraživanja pokazuju kako je suša imala

značajan utjecaj na morfologiju pšenice i rajčice. Veličina, širina i broj listova znatno je veći u

biljaka raslih u kontrolnim uvjetima u odnosu na biljke rasle u uvjetima suše. Što se tiče

primjene zeolita u svrhu kontrole količine vode u tlu i pozitivnog učinka na biljke u uvjetima

suše, u pšenici nije utvrđen značajniji utjecaj na veličinu i broj biljaka. Štoviše, biljke rasle u

supstratu bez dodatka zeolita pokazuju veće vrijednosti u odnosu na biljke rasle u supstratima

sa dodatkom zeolita, što je osobito vidljivo u smanjenju širine listova u kontrolnim biljkama

na supstratima S2 i S3. Broj listova pšenice se također smanjio na supstratu S2 u kontrolnim

biljkama te na supstratu S3 u uvjetima suše. S druge strane u rajčice je došlo do porasta

vrijednosti dužine i širine lista u biljaka koje su rasle u kontrolnim uvjetima na supstratu S2

(20% zeolita) i S3 (10% usitnjenog zeolita), dok je u uvjetima suše došlo do smanjenja dužine

listova u biljaka na supstratu S2. Ovi rezultati su vrlo neobični i ukazuju da učinak zeolita

dosta ovisi o vrsti biljke koja se uzgaja što možda ima veze s različitim uzgojnim zahtjevima

ove dvije vrste. Negativne učinke zeolita teško je objasniti na temelju ovih rezultata ali sam

tijekom pokusa primijetila da je dodatak zeolita u supstrat za bilje često dodatno stvrdnuo

supstrat osobito u uvjetima isušenog tla. Dodatni problem s kupljenim zeolitima je da ne

postoji nikakva detaljnija specifikacija osim što je naznačeno da je to prirodan vulkanski

RASPRAVA

37

mineral. Ne zna se odakle su zeoliti niti koji im je točno sastav pa postoji mogućnost da su

izvađeni iz npr. nekog onečišćenog izvora i sadrže neželjene mineralne tvari.

Nekoliko testova temeljenih na određivanju sadržaja vode u listu predloženi su kao

tehnika predviđanja otpornosti na sušu. Todd i Webster (1965) predložili su test na temelju

relativnog sadržaja vode odnosno relativne turgidnosti (RWC) lišća kojim bi se mogla

predvidjeti otpornost na sušu. RWC je sadržaj vode određene količine lišća u odnosu na

njegovo potpuno hidratizirano ili potpuno turgidno stanje. Promjene RWC-a su

proporcionalne promjeni turgidnosti lista te tako postaje indirektna mjera za promjenu turgora

pod određenim uvjetima. Sasvim očekivano, relativna turgidnost u mom istraživnju, pokazuje

značajne razlike između biljaka uzgajanih u kontrolnim uvjetima, tj. pri normalnom

zalijevanju i biljaka uzgajanih u uvjetima nedostatka vode, tj. pri isušivanju odnosno ne

zalijevanju. Biljke u kontrolnim uvjetima imaju veću relativnu turgidnost nego biljke u

sušnim uvjetima što se poklapa sa istraživanjem Sepehri i Golparvara (2011). Oni su u svojem

istraživanju utjecaja suše na uljanu repicu (Brassica napus L.) dobili da biljke izložene stresu

imaju smanjenu relativnu turgidnost u odnosu na kontrolne uvjete. Prema rezultatima

Bayoumi i sur. (2008), relativna turgidnost se može pripisati razlikama u varijacijama

sposobnosti apsorpcije vode iz tla i/ili sposobnosti regulacije gubitka vode kroz puči. Iz mojih

rezultata vidljivo je da su i pšenica i rajčica izložene suši imale značajno manji RWC u

odnosu na kontrolne biljke i to bez obzira na kojem supstratu su rasle. Za razliku od

istraživanja Zanjani i sur. (2012) u kojem je primjena zeolita povećala relativnu turgidnost, u

mom istraživanju ne postoje razlike između samih supstrata, odnosno nema razlike u

relativnoj turgidnosti između biljaka uzgajanih u samoj zemlji i biljaka uzgajanih u zemlji sa

dodatkom zeolita različitih granulacija i udjela. Iako se smatra da zeoliti poboljšavaju

svojstava tla zadržavanjem vode, a time i povećanjem količine vlage te da potencijalno mogu,

upijanjem i polaganim otpuštanjem, kontrolirati količinu vode a time i isušivanje (Xiubin i

Zhanbih, 2001), moje istraživanje to nije potvrdilo. Štoviše, kod rajčice su biljke na supstratu

S1 (s dodatkom 10% zeolita) i S2 (20% zeolita) imale još niži RWC nego biljke na supstratu

bez zeolita. Moji rezultati se slažu s rezultatima dobivenim na ljulju, gdje primjena zeolita u

supstratu nije dovela do redukcije smanjenja udjela vode, svježe i suhe tvari kao niti udjela

suhe u svježoj tvari u pokusnim biljkama, dok je niži udio vode primijećen i u supstratu s

dodatkom zeolita različite granulacije, a supstrat s dodanim zeolitom granulacije 1–5 mm je

čak imao najniži udio vode (Petrić, 2013).

U svom istraživanju, Mafakheri i sur. (2011), zabilježili su značajno smanjenje

koncentracije topivih proteina u biljnom tkivu u uvjetima vodnog stresa. Također, naveli su da

RASPRAVA

38

bi razlog takvog smanjenja mogao ležati i u fragmentaciji proteina te su utvrdili da ponovnim

zalijevanjem dolazi do oporavka biljke te time dolazi i do porasta koncentracije topivih

proteina, pri čemu suprotan rezultat može jedino značiti oštećenje biokemijskog procesa u

uvjetima vodnog stresa. Smanjenje koncentracije topivih proteina tipičan je simptom

oksidacijskog stresa i gotovo je uobičajen u istraživanjima s biljkama izloženima vodnom

stresu (Zanjani i sur., 2012). U mom istraživanju, utvrdila sam da je u biljkama izloženima

suši, odnosno stresnim uvjetima došlo do značajnog porasta proteina u odnosu na kontrolne

uvjete, što se također poklapa se s rezultatima istraživanja na ljulju uzgajanom u uvjetima

suše (Petrić, 2013). Poznato je da mnoge biljke u uvjetima vodnog stresa mogu inducirati

sintezu tzv. late embryogenesis abundant ili proteina LEA u koje spadaju i dehidrini. Većina

novo sintetiziranih proteina pripada proteinima sličnima dehidridinima, koji se obilno

induciraju tijekom embrionalnog sazrijevanja mnogih viših biljaka te pod vodnim stresom

sadnica (Pelah i sur., 1997). Dehidrine sintetiziraju stanice kao odgovor na bilo kakav utjecaj

okoliša koji uzrokuje dehidraciju, kao što su suša, slanoća ili izvanstanično smrzavanje

(Ingram i Bartels, 1996). Dehidrini stabiliziraju makromolekule te djeluju sinergistički s

kompatibilnim osmolitima (Close, 1996; Hoekstra i sur., 2002). Također, poznato je da

dehidrini stupaju u interakcije s membranama unutar stanica, a mehanizam kojim reduciraju

oštećenja izazvana dehidracijom možemo objasniti tako što su sposobni zamijeniti molekulu

vode i što svojim hidroksilnim grupama održavaju stanične strukture topivima. Drugi način

djelovanja dehidrina može se objasniti da dehidrini sprječavaju interakcije između slojeva

membrana ili da imaju sposobnost heliranja iona, ublažavajući oštećenja u uvjetima porasle

koncentracije iona (Vaseva i sur., 2012). Iako, bilo bi potrebno napraviti daljnja istraživanja

kako bi se potvrdila ta hipoteza da je porast koncentracije proteina u uvjetima suše povezan sa

sintezom proteina kao što se dehidrini te da su dehidrini dio mehanizma obrane od suše. S

obzirom da je koncentracija proteina izražena po masi svježe tvari drugo moguće objašnjenje

ovih rezultata je da u stvari nije došlo do povećanja koncentracije proteina nego da je taj

rezultat posljedica smanjenja količine vode u biljci.

S obzirom da primjenom zeolita dolazi do smanjenja učinka vodnog stresa na biljku

bilo bi za očekivati da su biljke uzgajane na supstratima s dodatkom zeolita pokazivale nižu

koncentraciju proteina u odnosu na supstrat bez dodatka zeolita u uvjetima suše, ali niti u

pšenici niti u rajčici nema značajnijih razlika u koncentraciji proteina unutar tretmana suše.

Ovo potvrđuje rezultate RWC-a i rasta biljaka odnosno ukazuje da zeoliti unatoč svojim

svojstvima vezanja i otpuštanja vode nisu doprinijeli smanjenju učinaka isušivanja na biljke.

RASPRAVA

39

Izuzetak su biljke rasle na supstratu S2 s dodatkom 20% (w/w) zeolita u kojima je

koncentracija proteina bila slična i u kontrolnim biljkama i u onima izloženim suši.

Dobro je poznato da različiti abiotički stresovi u biljkama dovode do hiperprodukcije

ROS-a, spojeva koji su vrlo reaktivni i otrovni te u konačnici rezultiraju oksidacijskim

stresom. Oksidacijski stres je stanje u kojem se ROS ili slobodni radikali, generiraju izvan- ili

unutarstanično, te imaju toksičan utjecaj na stanice. Ove vrste mogu utjecati na svojstva

stanične membrane i dovesti do oksidacijskog oštećenja nukleinskih kiselina, lipida i proteina

što ih može učiniti nefunkcionalnima (Arora i sur., 2002). Lipidna peroksidacija smatra se

najštetnijim procesom koji se pojavljuje u svakom živom organizmu. Oštećenje membrana

ponekad se uzima kao jedan od parametara kako bi se utvrdila razina oštećenja lipida pod

različitim stresnim uvjetima. Danas je poznato da tijekom lipidne peroksidacije nastaju

produkti od polinezasićenih prekursora koji uključuju male fragmente ugljikovodika kao što

su ketoni, MDA, itd. i spojeva koji se vežu na njih (Garg i Manchanda, 2009). Neki od tih

spojeva reagiraju s tiobarbituratnom kiselinom (TBA), čime nastaje obojeni produkt - TBARS

(Heath i Packer, 1968). Do lipidne peroksidacije u staničnim membranama dolazi kada

poraste koncentracija ROS-a, čime izravno utječe na normalno stanično funkcioniranje. U

svom istraživanju, Tartoura (2010) je zabilježio porast koncentracije MDA u biljkama

izloženima vodnom stresu što se poklapa i sa mojim rezultatima. U pšenici je izmjerena veća

koncentracija MDA u biljkama izloženim stresnim uvjetima, odnosno suši u odnosu na

kontrolu, što ukazuje da je došlo do oksidacijskog oštećenja. Međutim u biljaka uzgajanih na

supstratima s dodatkom zeolita S2 (20% zeolita) i S3 (10% usitnjenog zeolita) porast MDA je

u biljaka u uvjetima suše u odnosu na kontrolne vrlo mali i štoviše nije statistički značajan. Iz

ovog proizlazi da je dodatak zeolita u supstrat na neki način smanjio oštećenja membrana u

biljaka izloženih suši međutim pitanje je na koji način s obzirom da je sadržaj vode u tim

biljkama bio niži u odnosu na kontrolu. S druge strane zanimljivo je što u rajčici uzgajanoj

bez dodatka zeolita nema razlike između biljaka izloženih suši i onih kontrolnih dok je u

biljaka uzgajanih s dodatkom zeolita, a koje su bile izložene suši, izmjerena viša koncentracija

MDA nego u kontrolnim biljkama. U istraživanju utjecaja vodnog stresa na ljulj (Petrić, 2013)

nije uočena razlike u koncentraciji MDA u biljkama izloženim suši, a koje su rasle na

supstratu sa zeolitima u odnosu na one koje su rasle na supstratu bez zeolita. Iz ovog proizlazi

da dodatak zeolita u uvjetima suše ne utječe jednako na sve vrste biljaka te da ovisno o vrsti

može imati pozitivne ali i negativne učinke na preživljavanje i otpornost biljaka u uvjetima

suše.

RASPRAVA

40

Stanice su opremljene s odličnim antioksidacijskim obrambenim mehanizmima za

detoksikaciju štetnih učinaka ROS-a. Antioksidacijska obrana može biti neenzimatska (npr.

glutation, prolin, tokoferol, karotenoidi i flavonoidi) ili enzimska (npr. superoksid dismutaza,

glutation peroksidaza, katalaza i glutation reduktaza). U raznim istraživanjima (Bailly i sur.,

2000; Tohidi-Moghadam i sur., 2009) aktivnost katalaze (CAT) i gvajakol peroksidaze

(GPOD) u uvjetima vodnog stresa je porasla u odnosu na kontrolu. Također, Zanjani i sur.

(2012) u svom istraživanju su dokazali kako u uvjetima vodnog stresa, odnosno suše i

nedostatka zeolita dolazi do porasta aktivacije katalaze. Pri čemu možemo zaključiti da

manjak zeolita u stresnim uvjetima izaziva odgovore antioksidacijskih enzima te da upotreba

zeolita može reducirati štetan utjecaj oksidacijskog stresa i poboljšati otpornost biljaka.

Međutim, u mojem istraživanju u pšenici aktivnost katalaze je znatno veća u kontrolnim

uvjetima nego u uvjetima suše, što se donekle slaže s rezultatima dobivenim za MDA. S druge

strane u rajčici nema značajne razlike između kontrolnih biljaka kontrole i biljaka izloženih

suši. Međutim zanimljivo je da je u kontrolnim biljkama uzgajanim na supstratima s

dodatkom zeolita S2 (20% zeolita) i S3 (10% usitnjenog zeolita) došlo do porasta u aktivnosti

katalaze s obzirom na one uzgajane na supstratu bez dodatka zeolita. Moguće da je do toga

došlo zbog sposobnosti zeolita da vežu katione i druge tvari i time povećavaju dostupnost

hranjivih tvari i korisnih tvari, a smanjuju unos štetnih tvari. U istraživanjima na ljulju

dobiveni su drugačiji rezultati, tamo je u biljaka izloženih suši, a raslih na supstratima s

dodatkom zeolita došlo do porasta aktivnosti katalaze (Petrić, 2013), što opet potvrđuje da

učinak zeolita na biljke i njihovu otpornost na stres prvenstveno ovisi o vrsti biljke. U

aktivnosti gvajakol peroksidaze nema razlike niti između tretmana, odnosno kontrole i suše

kao niti između samih supstrata, što se poklapa sa istraživanjem na ljulju (Petrić, 2013). U

mom istraživanju nije došlo do aktivacije antioksidacijskih enzima u biljkama izloženim suši

što je moglo uzrokovati oksidacijska oštećenja, na koja ukazuje porast MDA u nekim

tretmanima. Međutim iz aktivnosti katalaze u gelu vidljivo je da je izlaganje pšenice

nedostatku vode dovelo do jačeg intenziteta obojenja pojednih izoenzima u biljaka uzgajanih

na većini supstrata osim na S2 gdje nije bilo značajne razlike. S obzirom da je katalaza

lokalizirana u različitim staničnim odjeljcima (Bray i sur., 2000) moguće je da je došlo do

aktivacije specifičnog izoenzima u određenom odjeljku. S druge strane aktivnost GPOD u

gelu pokazuje da je u pšenici uzgajanoj na supstratima S1 i S0 došlo do smanjenja aktivnosti

GPOD1 izoenzima dok je u rajčici to smanjenje uočeno na svim supstratima. To može

ukazivati da je ovaj izoenzim osjetljiviji na izloženost stresu i da dolazi do inhibicije njegove

aktivnosti.

RASPRAVA

41

Osmotska prilagodba se smatra jednim od ključnih procesa u biljnoj prilagodbi na

sušu, jer održava metaboličku aktivnost tkiva i omogućuje ponovni rast nakon ponovnog

zalijevanja (Morgan, 1984). Osmotska prilagodba također je važna za korijen, omogućava

njegov stalni rast u tlu pod uvjetima nedostatka vode. Osmotska prilagodba obično je spor

proces i aktivira se pri određenom nedostatku vode u stanici. Jedan od najvažnijih

kompatibilnih osmolita je aminokiselina prolin. Osim što djeluje kao osmolitik, akumulacija

prolina u stanicama sprječava denaturaciju proteina, čuva strukturu i aktivnost enzima

(Rajendrakumar i sur., 1994; Samuel i sur., 2000) te štiti staničnu memebranu od oštećenja

molekulama ROS-a u uvjetima suše i jakog osvijetljenja (Saradhi i sur., 1995; Hamilton i

Heckathorn, 2001). Zanjani i sur. (2012) u svom istraživanju prikazuju da je nakupljanje

prolina u stanicama prilagodba koja dovodi do održavanja vodnog statusa i porasta stope

preživljavanja u biljkama. U mom istraživanju, rezultati pokazuju da u pšenici i u rajčici u

kontrolnim uvjetima nema značajne razlike između supstrata u sadržaju prolina. Biljke

izložene stresnim uvjetima, odnosno suši, pokazuju veću akumulaciju prolina u odnosu na

kontrolu, što je sasvim očekivano. Naime rezultati mog istraživanja pokazali su da je izlaganje

suši značajno smanjilo relativan sadržaj vode u biljci. Prolin kao kompatibilni osmolit dovodi

do smanjenja osmotskog potencijala stanice, čime se omogućuje održavanje apsorpcije vode i

turgora stanica u uvjetima nedostatka vode. Kompatibilni osmoliti izvršavaju zaštitnu

aktivnost interakcijom s molekulama vode, prije nego interakcijom s proteinima. Valja

istaknuti da su mehanizmi osmotske zaštite nefunkcionalni sve dok ne dođe do teške

dehidracije (Chaves i sur., 2003). Iako, suprotno od očekivanja, biljke rasle na supstratima s

dodatkom zeolita pokazuju veću akumulaciju prolina u odnosu na one rasle na supstratu bez

dodatka zeolita što je čudno jer bi dodatak zeolita trebao smanjiti stresne uvjete i uzrokovati

manju akumulaciju prolina. Također, u istraživanju utjecaja vodnog stresa na ljulj (Petrić,

2013) u uvjetima stresa dolazi do povećane akumulacije prolina, što se poklapa i sa

prethodnim istraživanjima na ljulju i crvenoj vlasnjači (Bandurska i Józwiak, 2010). U ljulja

dodatak zeolita također nije smanjio stres uzrokovan isušivanjem nego je količina prolina u

biljkama uzgajanim na supstratu sa zeolitima bila statistički slična onoj u biljkama raslim bez

dodatka zeolita (Petrić, 2013). S obzirom da prolin može zaštititi staničnu membranu i

metaboličke mehanizme u nedostatku vode moguće je da je veća akumulacija prolina uočena

u ovom istraživanju u pšenici uzgajanoj na supstratima s dodatkom zeolita S2 (20% zeolita) i

S3 (10% usitnjenog zeolita) smanjila oksidacijsko oštećenje membrana, što je rezultiralo

manjim porastom MDA u biljaka u uvjetima suše.

RASPRAVA

42

S obzirom da istraživanje pokazuje vrlo različite i sporne rezultate na supstratima sa

dodatkom zeolita, trebalo bi ponoviti i nastaviti istraživanje kako bi se dokazalo ima li zeolit

kakvu ulogu u smanjenju stresnih uvjeta na biljke i zadržavanju vode u supstratu.

43

5. ZAKLJUČAK

ZAKLJUČAK

44

Na temelju dobivenih rezultata može se zaključiti sljedeće:

U uvjetima suše došlo je značajnih promjena u morfologiji pšenice i rajčice. Biljke

uzgajane u kontrolnim uvjetima pokazuju značajno veće vrijednosti u odnosu na biljke

uzgajane u uvjetima stresa. Dodatak zeolita u supstrat u kojem rastu biljke povećava

dužinu i širinu listova rajčice u kontrolnim uvjetima ali smanjuje dužinu listova u

uvjetima suše. U pšenici dodatak zeolita smanjuje širinu listova kontrolnih biljaka te

broj listova biljaka izloženih suši.

Relativni sadržaj vode u listovima odnosno relativna turgidnost listova značajno je

niža u biljaka u uvjetima suše u odnosu na kontrolne biljke na svim istraživanim

supstratima. Unutar kontrole nema značajne razlike u relativnoj turgdnosti između

biljaka uzgajanih na različitim supstratima dok unutar suše biljke na supstratima s

dodatkom zeolita S1 i S2 imaju nižu turgidnost u uvjetima suše nego biljke na

supstratu bez zeolita.

U uvjetima suše i u rajčici i u pšenici uglavnom je nađena veća koncentracija MDA,

topivih proteina i prolina, čak i u biljaka uzgajanih na supstratima s dodatkom zeolita.

Značajnih promjena nije bilo u aktivnosti enzima gvajakol peroksidaze u biljaka

uzgajanih na sve četiri vrste supstrata, u kontrolnim i uvjetima stresa. U pšenici,

aktivnost katalaze je porasla u biljaka uzgajanih u kontrolnim uvjetima, osobito onih

uzgajanih na supstratima s dodatkom zeolita.

S obzirom na smanjen rast biljaka, niži relativan sadržaj vode, te povećanu

koncentraciju MDA mogu zaključiti kako su pšenica i rajčica kao vrste osjetljive na

nedostatak vode u tlu. Povećana količina proteina i prolina u biljaka izloženih suši

ukazuje da imaju važnu ulogu u odgovoru biljke na nedostatak vode jer smanjuju

daljnju dehidraciju tkiva i nastanak oksidacijskih oštećenja.

S obzirom da istraživanje pokazuje vrlo različite i sporne rezultate na supstratima sa

dodatkom zeolita, trebalo bi ponoviti i nastaviti istraživanje kako bi se dokazalo ima li

ZAKLJUČAK

45

zeolit ikakvu ulogu u smanjenju stresnih uvjeta na biljke i zadržavanju vode u

supstratu.

aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

46

6. LITERATURA

LITERATURA

47

Aebi H. (1984). Catalase in vitro. Meth. Enzymol. 105: 121-126.

Arora, A., Sairam, R. K., Srivastava, G. C. (2002). Oxidative stress and antioxidative system

in plants. Curr. Sci. 82(10): 1227-1238.

Asada, K. (1992). Ascorbate peroxidase - a hydrogen peroxide - scavenging enzyme inplants.

Plant Physiol. 85: 235–241.

Bandurska, H., Józwiak, W. (2010). A comparison oft he effects of drought on proline

accumulation and peroxidases activity in leaves of Festuca rubra L. and Lolium

perenne L. Acta Soc. Bot. Poloniae 79(2): 111-116.

Bates L. S., Waldran R. P., Teare I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water

stress studies. Plant Soil 39: 205-208.

Bayoumi, T. Y., Eid, M. H., Metwali, E. M. (2008). Application of physiological and

biochemical indices as a screening technique for drought tolerance in wheat

genotypes. Afric. J. Biotech. 7(14): 2341-2352.

Bradford M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram

quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72:

248-254.

Bray, E. A., Bailey-Serres, J., Weretilnyk, E. (2000). Responses to abiotic stresses. U:

Buchanan, B. B., Gruissem, W., Jones, R. L. (ur). Biochemistry and Molecular

Biology of Plants. Rockville, MD, Amer. Soc. Plant Physiol., str. 1158–1203.

Chance, B., Maehly, A. C. (1955). Assay of catalases and peroxidases. Meth. Enzymol. 2:

764–775.

Chaves, M. M., Maroco, J. P., Pereira, J. S. (2003). Understanding plant response to drought-

from genes to the whole plant. Funct. Plant Biol. 30: 239-264.

Chen, W. P., Li. P. H., Chen, T. H. H. (2000). Glycinebetaine increases chilling tolerance and

reduces chilling-induced lipid peroxidation in Zea mays L., Plant Cell Environ. 23:

609-618.

Chen, Z., Silva, H., Klessig, D. F. (1993). Active oxygen species in the induction of plant

systemic acquired resistance by salicylic acid. Science 262: 1883–1886.

Close, T. J. (1996). Dehydrins: emergence of a biochemical role of a family of plant

LITERATURA

48

dehydration proteins. Plant Physiol. 97: 795–803.

Cook, E. R., Seager, R., Cane, M. A., Stahle, D. W. (2007). North-American drought

reconstructions: causes, and consequences. Earth Sci. Rev. 81: 93-134.

Coppola, E., Battaglia, G., Bucci, M., Ceglie, D., Colella, A., Langella, A., Buondonno, A.,

Colella, C. (2003). Remediation of Cd- and Pb-pollutied Soil by Treatment with

Organozeolite Conditioner. Clays Clay Min. 51: 608-615.

Cornic, G. and A. Masacci (1996). Leaf photosynthesis under drought stress. U: Baker, N. R.

(ur.) Photosynthesis and the environment. Kluwer Acad. Publs, str. 347-366.

Čakarić, D. (2009). Primjena cikličke voltametrije u određivanju antioksidacijske aktivnosti

bioloških uzoraka. Završni rad, Fakultet kemijskog inžinjerstva i tehnologije, Zagreb.

DaCosta M., Huang B. (2007). Changes in antioxidant enzyme activities and lipid

peroxidation for bentgrass species in response to drought stress. J. Amer. Soc. Horti.

Sci. 132: 319-326.

Del Rio, L. A., Pastori, G. M., Palma, J. M., Sandalio, L. M., Sevilla, F., Corpas, F. J.,

Jiménez, A., Lopez-Huertas, E., Hernández, J. A. (1998), Plant Physiol. 116: 1195–

1200.

Frank, A. B., Power, J. R., Willis, W. O. (1973). Effect of temperature and plant water stress

on photosynthesis, diffusion resistance, and leaf water potential in spring wheat.

Agron. J. 65: 777 -780.

Garg, N., Manchanda, G. (2009). ROS generation in plants: boon or bane? Plant Biosys. 143:

8-96.

Gaspar, Th., Penel, C., Hagege, D., Greppin, H. (1991). Peroxidasesin Plant Growth,

Differentiation and Development Processes, U: Lebaryewski, J., Greppin, H., Penel,

C., Gaspar, Th. (ur.) Biochemical, Molecular and Physiological Aspects of Plant

Peroxidases, University M. Curie-Sklodowska, Lublin, and University of Geneva,

Geneva, str. 250–279.

Geber, M. A., Dawson, T. E. (1990). Genetic variation in and covariation between leaf gas

exchange, morphology and development in Polygonum arenastrum, an annual plant.

Oecologia, 85: 153-8.

LITERATURA

49

Guha-Sapir, D., Hargitt, D., Hoyois, P. (2004). Thirty Years of Natural Disasters 1974-2003.

The Numbers, Presses Universitaires de Louvain: Louvain-la-Neuve.

Hagar, H., Ueda, N., Shal, V. S. (1996). Role of reactive oxygen metabolites in DNA damage

and cell death in chemical hypoxic injury LLC-PK1 cells. Amer. J. Physiol. 271: 209-

215.

Hamayun, M., Sohn, E. Y., Khan, S. A., Shinwari, Z. K., Khan, A. L., Lee, I. J. (2010).

Silicon alleviates the adverse effects of salinity and drought stress on growth and

endogenous plant growth hormones of soybean (Glycine max L.). Pak. J. Bot., 42(3):

1713-1722.

Hamilton, E. W. III, Heckathorn, S. A. (2001). Mitochondrial adaptations to NaCl. Complex I

is protected by anti-oxidants and small heat shockproteins, whereas complex II is

protected by proline and betaine. Plant Physiol. 126: 1266–1274.

Hare, P. D., Cress, W. A. (1997). Metabolic implications of stress-induced proline

accumulation in plants. Plant Growth Regul. 21: 79-125.

Heath, R. L., Packer, L. (1968). Photoperoxidation in isolated chloroplasts: I. Kinetics and

stoichiometry of fatty acid peroxidation. Arch. Biochem. Biophys. 125: 180-198.

Hiraga S., Sasaki K., Ito H., Ohashi Y., Matsui H. (2001). A large family of Clas III plant

peroxidases. Plant Cell Physiol., 42 (5): 462-468.

Hodges M. D., DeLong J. M., Forney C. F., Prange R. K. (1999). Improving the thiobarbituric

acid-reactive-substances assay for estimating lipid peroxidation in plant tissues

containing anthocyanin and other interfering compounds. Planta 207: 604-611.

Hoekstra, F., Golovina, E., Buitink, J. 2001. Mechanisms of plant desiccation tolerance.

Trends Plant Sci. 8(9): 431–438.

Huang, A. H. C., Hirji, R., Adam, L., Rozwadowski, K. L., Hammerlindl, J. K., Keller, W. A.,

Selvaraj, G. (2000). Genetic engineering of glycinebetaine production toward

enchancing stress tolerance in plants: metabolic limitations. Plant Physiol. 122: 747-

756.

Ingram, J., Bartels, D. (1996). The molecular basis of dehydration tolerance in plants. - Annu.

Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 47: 377–403.

Jackson, R. B., Sperry, J. S., Dawson, T. E. (2000). Root water uptake and transport: using

LITERATURA

50

physiological processes in global predictions. Trends Plant Sci. 5: 482-488.

Jiang, M., Zhang J. (2001). Effect of abscisic acid on active oxygen species, antioxidative

defense system and oxidative damage in leaves of maize seedlings. Plant Cell Physiol.

42: 1265-1273.

Kereša, S., Barić, M., Horvat, M., Habuš Jerčić, I. (2008). Mehanizmi tolerantnosti biljaka na

sušu i njihova genska osnova kod pšenice. Sjemenarstvo 25 (1): 35-45.

Kidokoro, S., Maruyama, K., Nakashima, K., Imura, Y., Narusaka, Y., Shinwari, Z. K.,

Osakabe, Y., Fujita, Y., Mizoi, J., Shinozaki K., Yamaguchi-Shinozaki K. (2009). The

phytochrome-interacting factor PIF7 negatively regulates DREB1 expression under

circadian control in Arabidopsis. Plant Physiol. 151(4): 2046-2057.

Knapp, A. K., Briggs, J. M., Koelliker, J. K. (2001). Frequency and extent of water limitation

to primary production in a mesic temperate grassland. Ecosystems 4: 19–28.

Laemmli U. K. (1970). Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of

bacteriophage T4. Nature 227(5259): 680-5.

Mađarić, Z. (1985). Pšenica - Suvremena proizvodnja pšenice. Grupa izdavača, Osijek.

Mafakheri, A., Siosemardeh, A., Bahramnejad, B., Struik, P. C., Sohrabi, Y. (2011). Effect of

drought stress and subsequent recovery on protein, carbohydrate contents, catalase and

peroxidase activities in three chickpea (Cicer arietinum) cultivars. Austral. J. Crop

Sci. 5 (10): 1255-1260.

Maherali, H., Caruso, C. M., Sherrard, M. E., Latta, R. G. (2010). Adaptive value and costs of

physiological plasticity to soil moisture limitation in recombinant inbred lines of

Avena barbata. Amer. Nat. 175: 211-24.

Mathe C., Barre A., Jourda C., Dunand C. (2010). Evolution and expression of class III

peroxidases. Arch. Biochem. Biophys., 500: 58-65.

McCue, K. F., Hanson, A. D. (1990). Drought and salt tolerance. Towards understanding and

application. Trends Biotech. 8: 358-362.

Morgan, J. M. (1984). Osmoregulation and water stress in higher plants. Ann. Rev. Plant

Physiol. 35: 299-319.

Morgan, J. M., Tan, M. K. (1996). Chromosomal location of a wheat osmoregulation gene

using RFLP analysis. Aust. J. Plant Physiol. 23: 803-806.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5432063

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5432063

LITERATURA

51

Mumpton, F. A. (1999). La Roca Magica: Uses of Natural Zeolites in Agriculture and

Industry. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 3463-3470.

Mwanamwenge, J., Loss, S. P., Siddique, K. H. M., Cocks, P. S. (1999). Effect of water stress

during floral initiation, flowering and podding on the growth and yield of faba bean

(Vicia faba L.). Europ. J. Agron. 11: 1-11.

Nešković, M, Konjević, R., Ćulafić Lj. (2003). Fiziologija biljaka. NNK-International. 473-

525.

Parađiković, N. (2002). Osnove proizvodnje povrća. Katava d.o.o., Osijek.

Pelah, D., Altman, A., Shoseyov, O. (1997). Drought tolerance: a molecular perspective. U:

Altman, A. M. (ur.) Horticulture Biothechnology. In Vitro Culture and Breeding. Ziv.

Acta Hort., 447: 439–445.

Peńuelas, J., Munné-Bosch, S., Llusiŕ, J., Filella, I. (2004). Leaf reflectance and photo- and

antioxidant protection in field-grown summer-stressed Phillyrea angustifolia. Optical

signals of oxidative stress? New Phytol. 162: 115-24.

Petrić, T. (2013). Utjecaj vodnog stresa na fiziološke pokazatelje u ljulja (Lolium perenne L.).

Diplomski rad, Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb.

Pisarović, A., Filipan, T., Tišma, S. (2003). Application of zeolite based special substrates in

agriculture:ecological and economical justification. Period.Biol. 105: 287-293.

Ramanjulu, S., Sudhakar, C. (1997). Drought tolerance is partly related to amino acid

accumulation and ammonia assimilation: a comparative study in two mulberry

genotypes differing in drought sensitivity. Plant Physiol., 150: 345-350.

Rajendrakumar, C. S. V., Reddy, B. V. D., Reddy, A. R. (1994). Proline–protein interactions:

protection of structural and functional integrity of M4 lactate dehydrogenase. Biochem.

Bioph. Research Comm. 201: 957–963.

Rao, M. V., Paliyath, G,. Ormrod, D. P. (1996). Ultraviolet-B and ozone-induced biochemical

changes in antioxidant enzymes of Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 110: 125–136.

Rathinasabapathi, B., Fouad, W. M., Sigua, C.A. (2001). β-alanine betaine synthesis in the

Plumbaginaceae: purification and characterization of a trifunctional, S-adenosyl-L

methionine-dependent N-methyltransferase from Limonium latifolium leaves. Plant

Physiol. 126: 1241–1249.

LITERATURA

52

Riaz, A., Younis, A., Hameed, M., Kiran, S. (2010). Morphological and biochemical

responses of turf grasses to water deficit condition. Pak. J. Bot. 42(5): 3441-3448.

Sade, B., Soylu, S., Yetim, E. (2011). Drouht and oxidative stress. Afr. J. Biotech. 10(54):

11102-11109.

Sakamoto, A., Murata, N. (2001). The use of bacterial choline oxidase, a glycine betaine-

synthesizing enzyme, to create stress-resistant transgenic plants. Plant Physiol. 125:

180–188.

Salinger, M. J., Sivakumar, M. V. K., Motha, R. (2005). Reducing vulnerability of agriculture

and forestry to climate variability and change: Workshop summary and

recommendations. Climatic Change 70(1-2): 341-362.

Samuel, D., Kumar, T. K., Ganesh, G., Jayaraman, G., Yang, P. W., Chan, M. M., Trivedi V.

D., Wang, S. L., Hwang, K. C., Chang, D. K., Yu, C. (2000). Proline inhibits

aggregation during protein refolding. Protein Sci. 9: 344–352.

Saradhi, P. P., Arora, S., Prasad, K. V. S. K. (1995). Proline accumulates inplants exposed to

UV radiation and protects them against induced peroxidation. Biochem. Bioph.

Research Comm. 290: 1–5.

Scandalios, J. G., Guan, L. M., Polidoros, A. (1997). U: Scandalios, J. G. (ur.) Oxidative

Stress and the Molecular Biology of Antioxidant Defenses. Cold Spring Harbor Lab.

Press, Plainview, NY, str. 343–406.

Sepehri, A., Golparvar A. R. (2011). The effect of drought stress on water relations,

chlorophyll content and leaf area in canola cultivars (Brassica napus L.). Elect. J. Biol.

7(3): 49-53.

Sherrard, M. E., Maherali, H., Latta, R. G. (2009). Water stress alters the genetic architecture

of functional traits associated with drought adaptation in Avena barbata. Evolution.

63: 702-15.

Singh Gill, S., Tuteja, N. (2010.). Reactive oxygen species and antioxidant machinery in

abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Bioch. 48: 909-930.

Slovenec, D., Bermanec, V. (2003). Sistemska mineralogija – mineralogija silikata. Udžbenici

Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb.

Somerville, C. Briscoe J. (2001). Genetic engineering and water. Sci. Direct. 292-317.

LITERATURA

53

Taiz, L., Zeiger, E. (1998). Plant Physiology. Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates,

Inc.

Tartoura, A. H. (2010). Alleviation of oxidative-stress induced by drought throuh application

of compost in wheat (Triticum aestivum L.) plants. Amer.-Euras. J. Agric. & Environ.

Sci. 9(2): 208-216.

Todd, G. W., Webster, D. L. (1965). Effects of repeated drought period on photosynthesis and

survival of cereal seedlings. Agron. J. 57: 399-404.

Vaseva, I., Sabotič, J., Šuštar-Vozlič, J., Meglič, V., Kidrič, M., Demirevska, K., Simova-

Stoilova, L. (2012). The response of plants on drought stress: the role of dehydrins,

chaperones, proteases and protease inhibitors in maintaing cellular protein function. U:

Neves, D. F., Sanz, J. D. (ur.) Droughts: New research. Nova Science Publishers.

Vijn, I., Smeekens, S. (1999). Fructan: more than a reserve carbohydrate? Plant Physiol. 120:

351–359.

Weatherley, P. E. (1950). Studies in the water relations of the cotton plant. I. The field

measurement of water deficits in leaves. New Phytol. 49: 81-97.

Weatherley, P. E. (1951). Studies of the water relations of the cotton plant. II. Diuinal and

seasonal variations in relative turgidity and environmental factors. New Phytol. 50: 36-

51.

Wery, J., Silim, S. N., Knights, E. J., Malhotra, R. S., Cousin, R. (1994). Screening

techniques and sources and tolerance to extremes of moisture and air temperature in

cool season food legumes. Euphytica 73-83.

Xiubin, H., Zhanbin, H. (2001). Zeolite application forenhancing water infiltration and

retention in loess soil. Resour. Conservat. Recycl. 34: 45-52.

Yuyan, A. N., L. Zongsuo, H. Ruilian and L. Guobin (2007). Effects of soil drought on

seedling growth and water metabolism of three common shrubs in Loess Plateau,

Northwest China. Front. For. China. 2: 410-416.

Yordanov, I., Velikova, V., Tsonev, T. (2003). Plant responses to drought and stress

tolerance. Bulg. J. Plant Physiol. (Special issue): 187-206.

LITERATURA

54

Zanjani, K. E., Rad, A. H. S., Naeemi, M., Aghdam, A. M.,Taherkhani, T. (2012). Effects of

zeolite and selenium application on some physiological traits and oil yield of

medicinal pumpkin (Cucurbita pepo L.) under drought stress. Curr. Research J. Biol.

Sci. 4(4): 462-470.

i

7. ŽIVOTOPIS

ii

OSOBNI PODACI

Ime i prezime Marina Hren

Adresa Selčinska 7, 10360 Sesvete, Zagreb, Hrvatska

Telefon +385 1 20 00 652 mob: +385 91 590 55 84

Telefaks

Elektronička

pošta, Web

adresa

[email protected]

Državljanstvo Hrvatsko

Datum

rođenja 15. lipnja 1989.

ZAPOSLENJA

• Datumi (od –

do) rujan 2014.-

• Ustanova

zaposlenja Državni zavod za zaštitu prirode (DZZP)

• Naziv

radnog mjesta

Vanjski suradnik

ŠKOLOVANJE

Datum 2012. - trenutno

Mjesto Zagreb

Ustanova Diplomski studij eksperimentalne bilogije, modul:botanika, Prirodoslovno-matematički

fakultet

Rooseveltov trg 6, 10000 Zagreb, Hrvatska

Zvanje Magistra eksperimentalne biologije (mag. biol. exp.)

Datum 2008. – 2012.

iii

Mjesto Zagreb

Ustanova Preddiplomski studij biologije, Prirodoslovno-matematički fakultet

Rooseveltov trg 6, 10000 Zagreb, Hrvatska

Zvanje Sveučilišna prvostupnica (univ. bacc. biol.)

Datum 2004. – 2008.

Mjesto Sesvete

Ustanova Gimnazija Sesvete

Bistrička 7, 10360 Sesvete, Zagreb, Hrvatska

Zvanje Srednja stručna sprema

OSOBNE VJEŠTINE I KOMPETENCIJE

Materinji jezik Hrvatski

Strani jezici

Jezik Engleski

Govori napredno

Piše napredno

Čita napredno

Jezik Njemački

Govori početno

Piše početno

Čita početno

VJEŠTINE VEZANE UZ

POSAO

-rad u laboratoriju za Fiziologiju bilja Biološkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog

fakulteta prilikom izrade diplomskog rada pod stručnim vodstvom mentorice

iv

izv.prof.dr.sc. Mirte Tkalec

TEHNIČKE VJEŠTINE I

KOMPETENCIJE

-ECDL M6: Prezentacije (PowerPoint 2007) (E606)

-ECDL M3: Obrada riječi (Word 2007) (E306)

ORGANIZACIJSKE

VJEŠTINE

-sudjelovanje u organizaciji Noći biologije 2013.

-sudjelovanje u organizaciji Noći biologije 2012.

OSTALE VJEŠTINE I

KOMPETENCIJE -mentor na radionici „Vodeni svijet“, Ljetna tvornica znanosti/Summer School Factory, MedILS, Split 2009.

POSTIGNUĆA -dobitnica posebne Rektorove nagrade za Noć biologije 2012.

PUBLIKACIJE -Vitko S., Čičak M., Hren M., Matković I., Tkalec M. (2013): Učinak ekstrakta usplođa crnog oraha (Juglans nigra L.) na različite biljne vrste. 4. Hrvatski Botanički Simpozij s međunarodnim sudjelovanjem, Split 2013.

VOZAČKA DOZVOLA B kategorija

Documents

Marina Hren - digre.pmf.unizg.hrdigre.pmf.unizg.hr/3960/1/DIPLOMSKI RAD_Marina Hren.pdf · i rajčice (Solanum lycopersicum L.) Marina Hren Rooseveltov trg 6, 10 000 Zagreb Svaki