Published September 4, 2019
| Version v1
Publication
Open
Association of Shoot and Root Responses to Water Deficit in Young Faba Bean (Vicia faba L.) Plants
- 1. University of Helsinki
- 2. Bahir Dar University
- 3. Forschungszentrum Jülich
- 4. Macquarie University
Description
Water deficit may occur at any stage of plant growth, with any intensity and duration. Phenotypic acclimation and the mechanism of adaptation vary with the evolutionary background of germplasm accessions and their stage of growth. Faba bean is considered sensitive to various kinds of drought. Hence, we conducted a greenhouse experiment in rhizotrons under contrasting watering regimes to explore shoot and root traits and drought avoidance mechanisms in young faba bean plants. Eight accessions were investigated for shoot and root morphological and physiological responses in two watering conditions with four replications. Pre-germinated seedlings were transplanted into rhizotron boxes filled with either air-dried or moist peat. The water-limited plants received 50-ml water at transplanting and another 50-ml water 4 days later, then no water was given until the end of the experimental period, 24 days after transplanting. The well-watered plants received 100 ml of water every 12 h throughout the experimental period. Root, stem, and leaf dry mass, their mass fractions, their dry matter contents, apparent specific root length and density, stomatal conductance, SPAD value, and Fv/Fm were recorded. Water deficit resulted in 3-4-fold reductions in shoot biomass, root biomass, and stomatal conductance along with 1.2-1.4-fold increases in leaf and stem dry matter content and SPAD values. Total dry mass and apparent root length density showed accession by treatment interactions. Accessions DS70622, DS11320, and ILB938/2 shared relatively high values of total dry mass and low values of stomatal conductance under water deficit but differed in root distribution parameters. In both treatments, DS70622 was characterized by finer roots that were distributed in both depth and width, whereas DS11320 and ILB938/2 produced less densely growing, thicker roots. French accession Mélodie/2 was susceptible to drought in the vegetative phase, in contrast to previous results from the flowering phase, showing the importance of timing of drought stress on the measured response. Syrian accession DS70622 explored the maximum root volume and maintained its dry matter production, with the difference from the other accessions being particularly large in the water-limited treatment, so it is a valuable source of traits for avoiding transient drought.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
قد يحدث نقص في المياه في أي مرحلة من مراحل نمو النبات، مع أي شدة ومدة. يختلف التأقلم الظاهري وآلية التكيف مع الخلفية التطورية لمدخلات البلازما الجرثومية ومرحلة نموها. تعتبر حبوب الفاصوليا حساسة لأنواع مختلفة من الجفاف. وبالتالي، أجرينا تجربة دفيئة على الجذور في ظل أنظمة سقي متناقضة لاستكشاف سمات إطلاق النار والجذر وآليات تجنب الجفاف في نباتات الفاصوليا الصغيرة. تم التحقيق في ثمانية مدخلات لاستجابات التصوير والجذر المورفولوجية والفسيولوجية في حالتين من الري مع أربعة تكرارات. تم زرع الشتلات التي تم إنباتها مسبقًا في صناديق ريزوترون مملوءة إما بالخث المجفف بالهواء أو الرطب. تلقت النباتات محدودة المياه 50 مل من الماء عند الزرع و 50 مل أخرى من الماء بعد 4 أيام، ثم لم يتم إعطاء أي ماء حتى نهاية الفترة التجريبية، بعد 24 يومًا من الزرع. تلقت النباتات المروية جيدًا 100 مل من الماء كل 12 ساعة طوال الفترة التجريبية. تم تسجيل كتلة الجذر والجذع والأوراق الجافة، وكسور كتلتها، ومحتوياتها من المادة الجافة، وطول الجذر المحدد الظاهر وكثافته، وتوصيل الفم، وقيمة SPAD، و Fv/Fm. أدى العجز المائي إلى انخفاضات من 3 إلى 4 أضعاف في الكتلة الحيوية للجذور، والكتلة الحيوية للجذور، والتوصيل الفموي جنبًا إلى جنب مع زيادة من 1.2 إلى 1.4 ضعف في محتوى الأوراق والجذع من المادة الجافة وقيم SPAD. أظهر إجمالي الكتلة الجافة وكثافة طول الجذر الظاهرية الوصول عن طريق تفاعلات العلاج. تشترك الملحقات DS70622 و DS11320 و ILB938/2 في قيم عالية نسبيًا من إجمالي الكتلة الجافة وقيم منخفضة من التوصيل الفموي تحت العجز المائي ولكنها تختلف في معلمات توزيع الجذر. في كلا العلاجين، تميزت DS70622 بجذور أدق تم توزيعها في كل من العمق والعرض، في حين أنتجت DS11320 و ILB938/2 جذورًا أقل كثافة وأكثر سمكًا. كان الانضمام الفرنسي Mélodie/2 عرضة للجفاف في المرحلة الخضرية، على عكس النتائج السابقة من مرحلة الإزهار، مما يدل على أهمية توقيت إجهاد الجفاف على الاستجابة المقاسة. استكشف الانضمام السوري DS70622 الحد الأقصى لحجم الجذر وحافظ على إنتاجه من المادة الجافة، مع اختلاف كبير عن المدخلات الأخرى بشكل خاص في المعالجة المحدودة للمياه، لذلك فهو مصدر قيم للسمات لتجنب الجفاف العابر.Translated Description (French)
Un déficit en eau peut survenir à n'importe quel stade de la croissance des plantes, avec n'importe quelle intensité et durée. L'acclimatation phénotypique et le mécanisme d'adaptation varient en fonction du contexte évolutif des accessions au germoplasme et de leur stade de croissance. La fève Faba est considérée comme sensible à divers types de sécheresse. Par conséquent, nous avons mené une expérience en serre dans des rhizotrons sous des régimes d'arrosage contrastés pour explorer les traits des pousses et des racines et les mécanismes d'évitement de la sécheresse chez les jeunes plants de féverole. Huit accessions ont été étudiées pour les réponses morphologiques et physiologiques des pousses et des racines dans deux conditions d'arrosage avec quatre répétitions. Les semis pré-germés ont été transplantés dans des boîtes de rhizotrons remplies de tourbe séchée à l'air ou humide. Les plantes limitées en eau ont reçu 50 ml d'eau lors de la transplantation et encore 50 ml d'eau 4 jours plus tard, puis aucune eau n'a été donnée jusqu'à la fin de la période expérimentale, 24 jours après la transplantation. Les plantes bien arrosées ont reçu 100 ml d'eau toutes les 12 h tout au long de la période expérimentale. La masse sèche des racines, des tiges et des feuilles, leurs fractions massiques, leur teneur en matière sèche, la longueur et la densité spécifiques apparentes des racines, la conductance stomatique, la valeur SPAD et Fv/Fm ont été enregistrées. Le déficit en eau a entraîné une réduction de 3 à 4 fois de la biomasse des pousses, de la biomasse racinaire et de la conductance stomatique, ainsi qu'une augmentation de 1,2 à 1,4 fois de la teneur en matière sèche des feuilles et des tiges et des valeurs de SPAD. La masse sèche totale et la densité apparente de la longueur des racines ont montré une adhésion par les interactions du traitement. Les adhésions DS70622, DS11320 et ILB938/2 partageaient des valeurs relativement élevées de masse sèche totale et de faibles valeurs de conductance stomatique en cas de déficit hydrique, mais différaient par les paramètres de distribution racinaire. Dans les deux traitements, DS70622 était caractérisé par des racines plus fines qui étaient distribuées à la fois en profondeur et en largeur, tandis que DS11320 et ILB938/2 produisaient des racines moins denses et plus épaisses. L'accession de la France à Mélodie/2 était sensible à la sécheresse dans la phase végétative, contrairement aux résultats antérieurs de la phase de floraison, montrant l'importance du moment du stress de la sécheresse sur la réponse mesurée. L'adhésion syrienne DS70622 a exploré le volume racinaire maximal et a maintenu sa production de matière sèche, la différence avec les autres adhésions étant particulièrement importante dans le traitement limité à l'eau, ce qui en fait une source précieuse de traits pour éviter une sécheresse transitoire.Translated Description (Spanish)
El déficit de agua puede ocurrir en cualquier etapa del crecimiento de la planta, con cualquier intensidad y duración. La aclimatación fenotípica y el mecanismo de adaptación varían con el fondo evolutivo de las accesiones de germoplasma y su etapa de crecimiento. El frijol faba se considera sensible a varios tipos de sequía. Por lo tanto, realizamos un experimento de invernadero en rizotrones bajo regímenes de riego contrastantes para explorar los rasgos de brotes y raíces y los mecanismos para evitar la sequía en plantas jóvenes de haba. Se investigaron ocho accesiones para determinar las respuestas morfológicas y fisiológicas de los brotes y las raíces en dos condiciones de riego con cuatro réplicas. Las plántulas pregerminadas se trasplantaron a cajas de rizotrón llenas de turba secada al aire o húmeda. Las plantas con agua limitada recibieron 50 ml de agua en el trasplante y otros 50 ml de agua 4 días después, luego no se les dio agua hasta el final del período experimental, 24 días después del trasplante. Las plantas bien regadas recibieron 100 ml de agua cada 12 h durante todo el periodo experimental. Se registraron la masa seca de la raíz, el tallo y la hoja, sus fracciones de masa, su contenido de materia seca, la longitud y densidad específicas aparentes de la raíz, la conductancia estomática, el valor de SPAD y Fv/Fm. El déficit de agua dio como resultado reducciones de 3 a 4 veces en la biomasa de brotes, la biomasa de raíces y la conductancia estomática, junto con aumentos de 1,2 a 1,4 veces en el contenido de materia seca de hojas y tallos y en los valores de SPAD. La masa seca total y la densidad aparente de la longitud de la raíz mostraron adhesión por interacciones de tratamiento. Los accesos DS70622, DS11320 e ILB938/2 compartieron valores relativamente altos de masa seca total y valores bajos de conductancia estomática bajo déficit de agua, pero difirieron en los parámetros de distribución radicular. En ambos tratamientos, DS70622 se caracterizó por raíces más finas que se distribuyeron tanto en profundidad como en anchura, mientras que DS11320 e ILB938/2 produjeron raíces más gruesas y de crecimiento menos denso. La adhesión francesa Mélodie/2 fue susceptible a la sequía en la fase vegetativa, en contraste con los resultados anteriores de la fase de floración, lo que muestra la importancia del momento del estrés por sequía en la respuesta medida. La accesión siria DS70622 exploró el volumen máximo de raíz y mantuvo su producción de materia seca, siendo la diferencia con las otras accesiones particularmente grande en el tratamiento limitado por agua, por lo que es una fuente valiosa de rasgos para evitar la sequía transitoria.Files
pdf.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:10c3055e61a7290cefa19a1ef0506e5d
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- رابطة استجابات البراعم والجذور للعجز المائي في نباتات الفاصوليا الصغيرة (Vicia faba L.)
- Translated title (French)
- Association of Shoot and Root Responses to Water Deficit in Young Faba Bean (Vicia faba L.) Plants
- Translated title (Spanish)
- Asociación de respuestas de brotes y raíces al déficit de agua en plantas jóvenes de haba (Vicia faba L.)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2965570920
- DOI
- 10.3389/fpls.2019.01063
References
- https://openalex.org/W1587865853
- https://openalex.org/W1967934636
- https://openalex.org/W1969897175
- https://openalex.org/W1975485061
- https://openalex.org/W1981179689
- https://openalex.org/W1984708690
- https://openalex.org/W1984764326
- https://openalex.org/W1986774295
- https://openalex.org/W2006010703
- https://openalex.org/W2014359311
- https://openalex.org/W2019228283
- https://openalex.org/W2023413516
- https://openalex.org/W2035412809
- https://openalex.org/W2044057131
- https://openalex.org/W2048201477
- https://openalex.org/W2052378846
- https://openalex.org/W2067180961
- https://openalex.org/W2075360583
- https://openalex.org/W2103272137
- https://openalex.org/W2111331401
- https://openalex.org/W2123652168
- https://openalex.org/W2128407234
- https://openalex.org/W2132527497
- https://openalex.org/W2139570815
- https://openalex.org/W2141484921
- https://openalex.org/W2158348115
- https://openalex.org/W2164960325
- https://openalex.org/W2263886040
- https://openalex.org/W2281251799
- https://openalex.org/W2520584901
- https://openalex.org/W2546013994
- https://openalex.org/W2556118848
- https://openalex.org/W2556315116
- https://openalex.org/W2587679327
- https://openalex.org/W2751662860
- https://openalex.org/W2788655545
- https://openalex.org/W2789261753
- https://openalex.org/W2791925451
- https://openalex.org/W2804841349
- https://openalex.org/W2886234308
- https://openalex.org/W2895088525
- https://openalex.org/W4205738251
- https://openalex.org/W4238776437
- https://openalex.org/W4244581014