The Effect of Salinity and Nitrogen Deficiency on the Changes in Selected Physiological Parameters of Common Bean (Phaseoleus Vulgaris L.) Grown In Hydroponic Cultures

• Autorzy: Wróbel J. , Auriga A. , Mielczarek M.

Identyfikatory

DOI

10.12911/22998993/64557

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study aimed at evaluating the physiological activity of common bean grown under the conditions of stress being induced by salinity and nitrogen deficiency and its lack in substrate. Three series of two-factorial hydroponic experiment with the common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivar Basta were carried out from May to July in 2013–2014. The first experimental factor was three levels of nitrogen content in a Hoagland hydroponic medium (level 1 – a complete medium, level 2 – without 50% N, level 3 – without 100% N). The second experimental factor was three levels of medium salinity (level 1 – no NaCl addition, level 2 – 30 mM NaCl addition, level 3 – 50 mM NaCl addition). Nitrogen deficiency in a Hoagland hydroponic medium, together with increased salinity level, significantly affected the changes in the physiological parameters of the common bean cultivar Basta being tested, i.e. assimilation pigment concentration (chlorophyll-a, chlorophyll-b and chlorophyll-a+b and carotenoids), assimilation and transpiration intensities, and RWC (relative water content). The 50% nitrogen deficiency in medium induced a significant increase in the concentration of all assimilation pigments in common bean leaves and was by far the highest among the experimental variants being tested. A significant decrease in the content of assimilation pigments was observed in the hydroponic mediums without nitrogen and salined with 30 and 50 mM sodium chloride. The interaction of these two experimental factors being analysed, i.e. nitrogen deficiency and its lack in a Hoagland hydroponic medium and its salinity, significantly decreased the intensity of assimilation in bean leaves, while a significant increase in transpiration was observed in the variant without nitrogen and with 50 mM NaCl. The experimental variants being tested had a significant effect on the changes in leaf water balance of the common bean cultivar being tested. Salinity, in interaction with nitrogen deficiency in medium, decreased relative water content (RWC) in leaves, irrespective of their level.

Słowa kluczowe

EN

salinity; bean; hydroponics; nitrogen deficiency; assimilation pigments; gas exchange

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej ; Lublin University of Technology
• Czasopismo: Journal of Ecological Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 17, nr 4
• Strony: 321--327
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wróbel J.

• Department of Plant Physiology and Biochemistry, Faculty of Environmental Management and Agriculture, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, 17 Słowackiego St., 71-434 Szczecin, Poland

autor

Auriga A.

• Department of Plant Physiology and Biochemistry, Faculty of Environmental Management and Agriculture, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, 17 Słowackiego St., 71-434 Szczecin, Poland

autor

Mielczarek M.

• Department of Plant Physiology and Biochemistry, Faculty of Environmental Management and Agriculture, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, 17 Słowackiego St., 71-434 Szczecin, Poland

Bibliografia

• 1. Arnon D.J., Allen M.B., Whatley F.1956. Photosynthesis by isolated chloroplast. IV General con-cept and comparison of three photochemical reactions. Biochim. Biophys. Acta, 20, 449–461.
• 2. Boehm B. 2012. The Impact of an Alternative Deicing Product on Urban Storm Basin Salinit. Environmental Science: Water & Life, 1–31.
• 3. García-Sánchez F., Jifon J.L., Carvajal M., Syvertsen J.P. 2002. Gas exchange, chlorophyll and nutrien contents in relation to Na+ and Cl- accumulation in ‘Sunburst’ mandarin grafted on different rootstocks, Plant Sci., 162, 705–712.
• 4. Grendysz J., Wróbel J. 2015. Wpływ zasolenia i niedoboru potasu na zmiany cech fizjologicznych fasoli zwyczajnej (Phaseolus vulgaris L.) uprawianej w hydroponikach. Badania i Rozwój Młodych Naukowców w Polsce. Monografie Nauki przyrodnicze Tom I Część I Poznań. 2, 27–33.
• 5. Grzyś E. 2012. Wpływ wybranych substancji biologicznie czynnych na kukurydzę uprawianą w warunkach stresu. Monografie CXLV. Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, 7–101.
• 6. Hager A., Mayer-Berthenrath T.1966. Die Isolierung und quanttative Bestimung der Carotenoide und Chlorophyll von Blatern, Algen und isolierten Chloroplasten mit Hilfe Dunnschicht-chromatographischer Methoden. Planta. Berlin, 69, 198–217.
• 7. Herman B., Biczak R., Rychter P. 2010. Reakcja fasoli szparagowej na zasolenie podłoża. Chemistry, Environment, Biotechnology 14, 111–120.
• 8. Hillel D. 2012. Zasolenie i zawartość sodu, Gleba w środowisku. PWN Warszawa 157.
• 9. Jasiński Z., Kotecki A. 1999. Szczegółowa uprawa roślin. Wyd. AR Wrocław.
• 10. Kacperska A. 1996. Czy można mówić o wspólnym podłożu odpowiedzi roślin na działanie stresowych czynników środowiska. Konf. ,,Ekofizjologiczne aspekty reakcji roślin na działanie abiotycznych czynników stresowych”. Kraków, 49–59.
• 11. Kaya C., Kirnak H., Higgs D., Saltali K. 2002. Supplementary calcium enhances plant growth and fruit yield in strawberry cultivars grown at high (NaCl) salinity, Sci. Hort., 93, 2002, 65–74.
• 12. Larcher W., Wagner J, Thammathawron A. 1990. Effect of superimposed temperature stress on in vitro chlorophyll fluorescence of Vigina unguiculata under saline stress. Plant Physiol. 136, 92–102.
• 13. Lichtenthaler H. K., Wellburn A. R. 1983. Determinations of total carotenoids and chlorophyll a and bof leaf extracts in different solvents. Biochem. Soc. Trans., 11, 591–592.
• 14. Levit J. 1972. Responses of plants to environmental stresses Academic Press. New York.
• 15. Mansour M.M.F., 2000. Nitrogen containing compounds and adaptation of plants to salinity stress. Biol. Plant., 43, 491–500.
• 16. Martinez V., Creda A. 1989. Nitrate reductase activity in tomato and cucumber leaves as influence by NaCl and source. J. Plant Nutr., 12, 1335–1350.
• 17. Matuszak R, Baranowski P, Walczak R, Brzóstowicz A. 2004. Ocena wpływu zasolenia na wzrost, fotosyntezę, potencjał wody i temperaturę liści siewek pszenicy odmiany Almari. Acta Agrophysica, 99–101.
• 18. Matuszak R., Brzóstowicz A. 2006. Ocena wpływu chlorku sodu na wzrost siewek dwóch odmian jęczmienia, Acta Agroph., 7(4), 977–982.
• 19. Mazur T. 1991. Azot w glebach uprawnych : praca zbiorowa. PWN. Warszawa, 9–121.
• 20. Muscolo A., Panuccio M.R., Sidari M. 2003. Effects of salinity on growth, carbohydrate metabolism and nutritive properties of kikuyu grass (Pennisetum clandestinum Hochst), Plant Sci., 164, 1103–1110.
• 21. Noreen Z., Ashraf M. 2009. Assessment of variation in antioxidative defence system in salt-treated pea (Pisum sativum) cultivars and its putative use as salinity tolerance markers, J. Plant Physiol., 166, 1764–1774.
• 22. Parida A.K., Das A.B. 2005. Salt tolerance and salinity effects on plants: a review, Ecotox. Environ. Safety, 60, 324–349.
• 23. Prochazkova D., Sairam R.K., Srivastava G.C., Singh D.V. 2001. Oxidative stress and antioxidant activity as the basis of senescence in maize leaves, Plant Sci., 161, 765–771.
• 24. Sacała E. 2008. Wpływ umiarkowanego stresu solnego na wzrost oraz asymilację azotanów w siewkach ogórka. Zeszyty naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu Nr 568; 37–48
• 25. Silva E.N., Ribeiro R.V., Ferreira-Silva S.L., Viégas R.A., Silveira J.A.G. 2010. Comparative effects of salinity and water stress on photosynthesis, water relations and growth of Jatropha curcas plants, J. Arid Environ., 74, 1130–1137.
• 26. Starck Z. 2010. Wpływ warunków stresowych na koordynację wytwarzania i dystrybucji fotoasymilatów. Post. Nauk Rol., 1, 9–26.
• 27. Starck Z. 1980. Fizjologiczna reakcja roślin na zasolenie ze szczególnym uwzględnieniem roli regulatorów wzrostu. Wiadomości Botaniczne, 178–184.
• 28. Starck Z., Chołuj D., Niemyska B. 1995. Fizjologiczne reakcje roślin na niekorzystne czynniki środowiska. Wyd. SGGW, Warszawa.
• 29. Sultana N., Ikeda T., Itoh R. 1999. Effect of NaCl salinity on photosynthesis and dry matter accumulation in developing rice grains, Environ. Exp. Bot., 42, 211–220.
• 30. Szafirowska A., Kaniszewski S. 2014. Instrukcja uprawy fasoli zwykłej na nasiona w warunkach ekologicznych. Instytut Ogrodnictwa Skierniewice, 1–10.
• 31. Szwonek E. 2004. Potas gwarantem plonowania i jakości roślin warzywnych. Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach, 1–8.
• 32. Telesiński A. 2012. Wpływ zasolenia na wybrane biochemiczne wskaźniki żyzności gleby. Woda-środowisko – obszary wiejskie. Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach 12(37), 209–217.
• 33. Tuna A.L., Kaya C., Higgs D., Murillo-Amador B., Aydemir S., Girgin A.R. 2008. Siliconimproves salinity tolerance in wheat plants, Environ. Exp. Bot., 62, 10–16.
• 34. Wróbel J., Mikiciuk M. 2010. Water and ionic balance in the leaves of basket willow (Salix viminalis L.) cultivated in hydroponics with different salinity levels. Ecological Chemistry and Engineering A, 17(10), 1315–1321.
• 35. Yanbao L., Chunying Y., Chunyang L. 2006. Differences in some morphological, physiological, and biochemical responses to drought stress in two contrasting populations of Populus przewalski. Physiologia Plantarum 127(2), 182–191.
• 36. Yamasaki S., Dillenburg L.R. 1999. Measurements of leaf relative water content in Araucaria angustifolia. Rev. Bras. Fisiol. Vegetal. 11(2), 69–75.
• 37. Zhu JK. 2001. Plant salt tolerance. Trends Plant Sci. 6, 66–71.
• 38. Zhu JK. 2011. Salt and Drought Stress Signal Transduction in Plants, Annu. Rev. Plant Biol. 2002(53), 247–273.
• 39. Żuradzka I. 2000. Fasola zwykła (Phaseolus vulgaris L.), fasola wielokwiatowa (Phaseolus coccineus L.) W: Duczmal K.W., Tucholska H. (Eds) Nasiennictwo: T. 2. Rozmnażanie materiału siewnego. PWRiL. Poznań, 179–183.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.