Stana-Iulian-Octavian-rezumat.pdf

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE ŞTIINŢE

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

SORGUL ZAHARAT (SORGHUM BICOLOR (L.) MOENCH

SUBSP. BICOLOR) MODEL EXPERIMENTAL ÎN

CERCETĂRILE DE FIZIOLOGIE A

PLANTULELOR GERMINATE,

DERIVATE DIN EMBRION

Conducător ştiinţific:

Prof. univ. dr. DORINA CACHIŢĂ

Doctorand:

STANA IULIAN OCTAVIAN

ORADEA

2012

*

* *

Acum, la finele doctoratului, aduc din suflet cele mai frumoase

gânduri de mulţumire doamnei prof. univ. dr. DORINA CACHIŢĂ-

COSMA, cea care m-a îndrumat în toate etapele doctoratului, de la

elaborarea studiilor legate de tema propusă ca subiect al prezentei lucrări

de doctorat, la organizarea experimentelor şi a interpretării rezultatelor.

Sincere mulţumiri aduc domnului Prof. univ. dr. AUREL

ARDELEAN, referent oficial al acestei teze, Preşedinte al Universităţii de

Vest „Vasile Goldiş” din Arad, pentru sprijinul moral oferit pe perioada

realizării doctoratului, cât şi pentru posibilitatea de a efectua

experimentele în cadrul Institutului de „Ştiinţe ale Vieţii” din cadrul

Universităţii de Vest „Vasile Goldiş” din Arad.

Mulţumesc, în mod special, pe această cale, domnului prof. dr.

CONSTANTIN TOMA, membru corespondent al Academiei Române şi

conducător de doctorat, de la Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” din

Iaşi, precum şi domnei prof. univ. dr. CAMELIA SAND, de la

Universitatea „Lucian Blaga” din Sibiu, pentru amabilitatea cu care au

acceptat să fie referenţi oficiali ai acestei lucrări şi să analizeze prezenta

teză.

Nu în ultimul rând, sincere mulţumiri adresez şi colegilor mei de

la Facultatea de „Ştiinţe ale Naturii, Inginerie şi Informatică” pentru

sprijinul şi înţelegerea pe care mi-au arătat-o pe parcursul elaborării tezei

mele de doctorat. Totodată, mulţumesc familiei mele pentru înţelegerea

şi sprijinul acordat.

* *

*

CUPRINS

PREFAȚĂ 7

1. CONSIDERAŢII GENERALE 9

1.1. INTRODUCERE 9

1.2.FIZIOLOGIA SEMINŢEI - FACTORII CARE INFLUENȚEAZĂ GERMINAȚIA

SEMINTELOR SAU A MATERIALULUI SEMINCER

12

1.2.1.ROLUL PRINCIPALILOR FACTORI EXTERNI CARE INFLUENŢEAZĂ

GERMINAŢIA SEMINŢELOR ORI A MATERIALULUI SEMINCER, CUM ESTE CAZUL FRUCTELOR DE TIP CARIOPSĂ

12

1.2.1.1. Apa 12

1.2.1.2. Temperatura 15

1.2.1.3. Lumina 18

1.2.1.3.1. Radiaţia solară şi cea cosmică 25

1.2.1.4. Aerul 27

1.2.1.5. Substratul de germinaţie 28

1.2.2. PRINCIPALII FACTORII ENDOGENI CARE INFLUENŢEAZĂ

GERMINAŢIA SEMINŢELOR SAU A MATERIALULUI SEMINCER, CUM ESTE

CAZUL FRUCTELOR DE TIP CARIOPSĂ

30

1.2.2.1. Capacitatea adaptativă a organismelor 30

1.2.2.2. Capacitatea germinativă a seminţelor 30

1.2.2.3. Anabioza 32

1.2.2.4. Vechimea seminţelor 33

1.2.2.5. Puterea de străbatere a embrionului 34

1.2.2.6. Greutatea seminţelor 35

1.2.2.7. Starea fitosanitară a seminţei 35

1.2.2.8. Izotopii radioactivi 36

1.3. SORGUL ZAHARAT – SORGHUM BICOLOR (L.) MOENCH SUBSP. BICOLOR 36

1.3.1. ÎNCADRATEA TAXONOMICĂ ŞI CARACTERIZAREA BOTANICĂ A

SORGULUI

37

1.3.1.1. Istoric 38

1.3.1.2 Originea sorgului 40

1.3.1.3. Ameliorarea şi cultivarea sorgului 41

1.3.1.4. Caracterizarea botanică a sorgului zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor)

42

1.3.1.5. Caracterele morfoanatomice ale cariopselor de sorg 46

1.3.1.5.1. Structura cariopselor de sorg 46

1.3.2. IMPORTANŢĂ ECONOMICĂ A SORGULUI

52

1.4. BIOTEHNOLOGIE VEGETALE, ASPECTE TEORETICE ŞI PRACTICE 54

2. CERCETĂRI PROPRII 57

2.1. SCOPUL CERCETĂRILOR 57

2.2. MATERIALUL ŞI METODA DE LUCRU UTILIZATE ÎN PREZENTA TEZĂ DE

DOCTORAT 59

2.2.1. MATERIALUL VEGETAL UTILIZAT ÎN EXPERIMENTELE EFECTUATE ÎN

CADRUL TEZEI DE DOCTORAT

62

2.2.2.TIPURI DE SURESE DE ILUMINARE UTILIZATE ÎN EXPERIMENTE. PRINCIPI

ŞI REALIZARE

64

2.2.2.1. Confecţionarea incintelor de iluminare 67

2.2.3. GERMINAREA ÎN LABORATOR A CARIOPSELOR DE SORG ZAHARAT

(SORGHUM BICOLOR (L.) MOENCH SUBSP. BICOLOR)

73

2.2.3.1. Germinarea cariopselor pe substrat constând fie în hârtie de filtru, fie în

vermiculită

73

2.2.3.2. Asepsizarea cariopselor de sorg și germinarea lor in vitro pe mediu de

cultură sterilizat prin autoclavare

77

2.2.4. PARAMETRII MONITORIZAŢI ŞI OBSERVAŢII EFECTUATE 79

2.2.5. COLECTAREA PROBELOR 81

2.2.6. DETERMINAREA GREUTĂŢII USCATE A DIFERITELOR ORGANE ALE

PLANTULELOR DE SORG ZAHARAT ŞI A CONŢINUTULUI ÎN PIGMENŢI

ASIMILATORI.

81

2.2.6.1. Metoda de determinare a greutăți uscate (S.U.) a diferitelor organe ale

plantulelor de sorg zaharat

81

2.2.6.2. Determinarea conţinutului în pigmenţi asimilatori din partea superioară a

plantulelor de sorg zaharat

82

2.2.7. TEHNICI DE MICROSCOPIE 83

2.2.7.1. Tehnici de microscopie optică 83

2.2.7.2. Obţinerea preparatelor semifine în vederea examinării aspectelor

ultrastructurale ale organelor plantulelor de sorg zaharat

84

2.2.7.3. Tehnica de examinare a ultrastructuri cariopselor şi a plantulelor de sorg

zaharat la microscopul electronic cu transmisie (TEM)

85

2.2.7.4. Tehnica de examinare a suprafeţelor cariopselor şi a organelor plantulelor

de sorg zaharat, la microscopul electronic cu baleiaj (SEM)

93

2.2.8. PRELUCRAREA MATEMATICĂ A DATELOR EXPERIMENTALE 97

2. 3. REZULTATE ȘI DISCUȚII

99

2.3.1. ASPECTE PRIVIND GERMINAŢIA CARIOPSELOR DE SORG ZAHARAT (SORGHUM BICOLOR (L.) MOENCH SUBSP. BICOLOR), CORELATE CU STUDII DE

MICROSCOPIE EFECTUATE LA NIVELUL BOABELOR AFLATE ÎN DIFERITE

STADII DE GERMINARE, DAR ŞI PRIVIND ŢESUTURILE PROTECTOARE ALE

ORGANELOR PLANTULELOR

100

2.3.1.1.Particularitaţi morfoantomice şi citologice ale embrionului de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) şi, ulterior, a plantulelor în primele

zile de germinaţie

100

2.3.1.2.Particularităţi morfoantomice şi citologice identificate în rădăciniţa

embrionară a plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp.

bicolor) în primele zile de germinaţie

120

2.3.1.3.Particularitaţi morfoantomice şi citologice identificate în coleoptilul

plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) în

primele zile de germinaţie

130

2.3.2. STUDIEREA EFECTELOR PRODUSE DE LUMINĂ, ASUPRA GERMINAȚIEI

CARIOPSELOR ŞI CREŞTERII PLANTULELOR DE SORG ZAHARAT (SORGHUM

BICOLOR (L.) MOENCH SUBSP. BICOLOR), AFLATE PE DIFERITE SUBSTRATURI

DE GERMINAȚIE

140

2.3.2.1. Efectele produse de lumina naturală şi de cea fluorescentă asupra

germinării, şi a creşterii plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor), aflate în variate condiţii experimentale

140

2.3.2.1.1. Germinarea cariopselor şi creşterea plantulelor de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) amplasate în casolete, pe

hârtie de filtru umectată cu apă bidistilată.

140

2.3.2.1.1.1. Efectul luminii naturale sau a celei fluorescente asupra

germinaţiei cariopselor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor) amplasate în casolete, pe hârtie de filtru umectată cu

apă bidistilată

140

2.3.2.1.1.2. Efectul luminii naturale sau fluorescente asupra creşterii

rădăciniţelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp.

bicolor) la 2, 4 şi 10 zile de la punerea cariopselor la germinat, pe

hârtie de filtru umectată cu apă bidistilată

142

2.3.2.1.1.3. Cercetării privind efectul luminii naturale sau a celei

fluorescente asupra creșteri coleoptilului și a frunzuliței celei mai

lungi ale plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor) aflate în cea de a 2 - a, a 4 - a și a 10 - a zi de la punerea cariopselor la germinat, pe hârtie de filtru umectată cu apă

bidistilată

159

2.3.2.1.1.4. Efectul luminii naturale sau a celei fluorescente asupra

creşterii în lungime a plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor

(L.) Moench subsp. bicolor), în greutate uscată şi variaţia conţinutului

organelor verzi ale acestora în pigmenţii asimilatori, regimul de

germinaţie fiind pe hârtie de filtru umectată cu apă bidistilată

171

2.3.2.1.2. Germinarea cariopselor și creşterea plantulelor de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) amplasate în casolete,

substratul constând în vermiculită

188

2.3.2.1.2.1. Efectul luminii naturale sau fluorescente asupra creşterii rădăciniţelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp.

bicolor) la 4, 6 şi 10 zile de la punerea cariopselor la germinat, în

vermiculită

190

2.3.2.1.2.2. Cercetări privind efectul luminii naturale sau a celei

fluorescente asupra creşteri coleoptilului şi a frunzuliţei celei mai

lungi ale plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor) la plantulele aflate în cea de a 4 -a, 6 -a şi a 10 -a zi de

la punerea cariopselor la germinat, în vermiculită

208

2.3.2.1.2.3. Efectul luminii naturale sau fluorescente asupra creșteri în

lungime a plantulei de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor), în greutate uscată şi variaţia conţinutului organelor verzi ale acestora în pigmenţii asimilatori, regimul de germinaţie fiind

pe vermiculită

221

2.3.2.2. Efectele produse de lumina naturală și de cea produsă de LED-uri asupra

germinări, şi a creşterii plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor), aflate în variate condiţii experimentale

237


(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) amplasate în casolete, pe

hârtie de filtru umectată cu apă bidistilată, expuse la lumină produsă de

LED-uri

238

2.3.2.2.1.1. Efectul luminii naturale sau a celei produsă de LED-uri

asupra germinației cariopselor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) amplasate în casolete, pe hârtie de filtru

umectată cu apă bidistilată

238


asupra creșterii rădăcinițelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) la 2, 4 și 10 zile de la punerea la germinat,

hârtie de filtru umectată cu apă bidistilată

240

2.3.2.2.1.3. Cercetării privind efectul luminii naturale sau a celei ce a

fost emisă de LED-uri, asupra creșterii coleoptilului și a frunzuliței celei mai lungi a plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) aflate în cea de a 2 - a, a 4 - a și a 10 - a zi de

la punerea cariopselor la germinat, pe hârtie de filtru umectată cu apă

bidistilată

255

2.3.2.2.1.4. Efectul luminii naturale sau a celei emisă de LED-uri

asupra creșterii întregii plantule de sorg zaharat (Sorghum bicolor

(L.) Moench subsp. bicolor) şi variaţia conţinutului organelor verzi ale

acesteia în pigmenţi asimilatori, regimul de germinaţie al cariopselor

fiind pe hârtie de filtru umectată cu apă bidistilată

266

2.3.2.2.2. Germinarea cariopselor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) și creşterea plantulelor în vermiculită semănate în

casolete, pe acest substrat timp de 10 zile, supuse fiind iluminării cu LED-

uri emitente de culori variate

283

2.3.2.2..2.1. Efectul luminii naturale sau a celei produsă de LED-uri

asupra creşterii rădăciniţelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) la 4, 6 şi 10 zile de la punerea cariopselor la

germinat, în vermiculită

284


produsă de LED-uri asupra creşteri coleoptilului şi a frunzuliţei celei

mai lungi, ale plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) aflate în cea de a 4 -a, 6 -a şi a 10 -a zi de la

semănarea cariopselor în vermiculită

302

2.3.2.2.2.3. Efectul luminii naturale sau a celei emisă de LED-uri asupra creşterii plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) în vermiculită şi a conţinutului frunzuliţelor

lor în pigmenţii asimilatori, determinări care au fost efectuate în cea

de a 10 –a zi de germinaţie

315

2.3.2.3. Aspecte comparative privind utilizarea lumini florescente și a celei emise

de LED-uri, în germinarea cariopselor și creşterea plantulelor de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), aflate în variate condiţii

experimentale

332

2.3.3. STUDII PRIVIND REACTIVITATEA IN VITRO, A PLANTULELOR DE SORG

ZAHARAT (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), AFLATE ÎN VARIATE

CONDIŢII EXPERIMENTALE, SUB INFLUENȚA LUMINII NATURALE SAU A CELEI EMISE DE TUBURILE FLUORESCENTE ORI DE LED-uri

336

2.3.3.1. Germinarea cariopselor și creşterea plantulelor de sorg zaharat (Sorghum

bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), ce s-au amplasate pe mediu de cultură

aseptic, și expuse la lumină naturală sau la lumină fluorescentă, de diferite

lungimi de undă

337


(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) amplasate pe mediu de

cultură aseptic, sub influența lumini naturale şi a celei fluorescente

339

2.3.3.1.1.1. Efectul luminii naturale sau fluorescente asupra creşterii

rădăciniţelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp.

bicolor) la 4, 6 şi 10 zile de la punerea cariopselor la germinat, pe

mediu de cultură aseptic

339


florescentă asupra creşteri coleoptilului şi a frunzuliţei celei mai lungi,

ale plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp.

bicolor) la plantulele aflate în cea de a 4 -a, 6 -a şi a 10 –a zi de la

inocularea pe medii de cultură aseptice

355

2.3.3.1.1.3. Efectul luminii naturale sau fluorescente asupra creșteri în lungime a plantulei de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor), în greutate uscată şi variaţia conţinutului organelor

verzi ale acestora în pigmenţii asimilatori, regimul de germinaţie și

creștere fiind pe mediu de cultură aseptic

369

2.3.3.1.2. Vitrogerminarea cariopselor de sorg zaharat (Sorghum bicolor

(L.) Moench subsp. bicolor) și creşterea plantulelor rezultate din

embrionii acestora pe medii de cultură aseptice, expuse la lumina

produsă de LED-uri

385


asupra creşterii rădăciniţelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) la 4, 6 şi 10 zile de la punerea cariopselor la

germinat, pe mediu de cultură aseptic

386


produsă de LED-uri asupra creşteri coleoptilului şi a frunzuliţei celei

mai lungi, ale vitroplantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) aflate în cea de a 4 -a, 6 -a şi a 10 –a zi de la

inocularea pe medii de cultură aseptice

403

2.3.3.1.2.3. Efectul luminii naturale sau a celei emisă de LED-uri

asupra creşterii în lungime a vitroplantulei de sorg zaharat (Sorghum

bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), dar și în greutate uscată şi

variaţia conţinutului organelor verzi ale acestora în pigmenţii

asimilatori, regimul de creștere fiind pe mediu de cultură aseptic

417

2.3.4. ASPECTE PRIVIND INFLUENȚA LUMINII FOSFORESCENTE ASUPRA GERMINAȚIEI CARIOPSELOR ŞI CREŞTERII PLANTULELOR DE SORG ZAHARAT

(SORGHUM BICOLOR (L.) MOENCH SUBSP. BICOLOR)

433

CONCLUZII GENERALE 435

RECOMANDĂRI DE PERSPECTIVĂ 440

BIBLIOGRAFIE 441

2.1. SCOPUL CERCETĂRILOR

Principalul scop urmărit de către noi în cadrul cercetărilor efectuate în

prezenta teză de doctorat a fost acela al evaluării efectului luminii de diferite

lungimi de undă, produsă de variate surse de iluminare, asupra germinării

cariopselor de sorg zaharat (Sorghum bicolor subsp. bicolor) şi a creşterii

plantulelor rezultate din embrionii acestora, respectiv a organelor lor, în lungime

şi în greutate uscată, în primele zece zile de la punerea acestora la încolţit, fie pe

hârtie de filtru, fie pe vermiculită, fie in vitro, pe mediu aseptic. Este deosebit de

importantă cunoaşterea reacţiei plantelor la calitatea lumini, deoarece acest fapt

poate permite cultivatorilor de specii vegetale, mai ales a fitoinoculilor aflaţi în

regim de vitrocultură, să influenţeze procesele de creştere şi de organogeneză, în

special în condiţiile în care culturile sunt menţinute într-un sistem protejat, în

camere de creştre, sau care sunt depozitate în Băncile de Gene Vegetale, în regim

variat de cultură.

Cercetări privind utilizarea LED-urilor (Light Emitting Diode) în studierea

germinaţiei seminţelor, dar mai ales a cariopselor de sorg şi a creşterii plantulelor

derivate din embrionii acestora, lipsesc din literatura de specialitate. Având în

vedere caracteristicile deosebite ale acestei specii, şi că în România cultura sorgului

zaharat a devenit atractivă pentru agronomi - dată fiind valoarea acestei culturi în

producerea de etanol, compus valorificat ca înlocuitor al combustibilului fosil, în

traficul rutier - ne-am pus problema analizării reactivităţii unui astfel de material

vegetal, la iluminarea lui cu variate surse luminoase, examinând şi comportamentul

plantulelor provenite din cariopse de sorg germinate în regim aseptic, expuse la un

sistem variat de iluminare a vitroculturilor realizate din ele, inclusiv în condiiţile în

care se doreşte introducerea de variabilitate colonală şi izolarea de somaclone sau,

dimpotrivă, micropropagarea genotipurilor valoroase.

Principalele obiectivele urmărite în cadrul prezentei teze de doctorat au

fost următoarele:

1. În cadrul cercetărilor efectuate de către noi, în primul rând am fost

preocupaţi de studierea la nivel de microscopie optică şi electronică, cu

baleaj sau cu transmisie, a structurii cariopselor de sorg zaharat, în

cursul perioadei de germinaţie, în scopul examinării structurilor

morfoanatomice, ale pericarpului, endospermului, scutelumului şi a

organelor embrionului, pe parcursul procesului de creştere a acestuia şi a

transformărilor suferite de ţesuturile din apropierea lui, în decursul

primelor faze de germinaţie.

2. În altă ordine de idei, studiile noastre au fost orientate şi în direcţia

urmăririi influenţei exercitate de lumina naturală, sau de lumina albă, ori

de lumina produsă de diferite surse artificiale - respectiv de către tuburile

fluorescente sau de LED-uri - dar şi a luminii de diferite lungimi de undă

emisă de aceleaşi tipuri de sisteme de iluminare, ori a întunericului

continuu, asupra germinării cariopselor şi a creşteri organelor

plantulelor de sorg zaharat (S. bicolor subsp. bicolor), puse la încolţit fie

în casolete din material plastic, pe hărtie de filtru umectată cu apă, fie în

vermiculită umidificată, fie în regim de vitrocultură.

3. La frunzuliţele plantulelor de sorg zaharat, supuse unui regim variat

de iluminare, am examinat - în cea de a 10 -a zi de germinaţie - şi

conţinutul acestora în pigmenţi asimilatori, respectiv în clorofilă a şi b şi

în pigmenţi carotenoidici, interrelaţionând datele obţinute cu cele de

creştere.

4. Într-un final, ne-am propus să utilizăm cariopsele de sorg zaharat,

germinate în regim de vitrocultură, ca model experimental - biotest - în

fiziologia vegetală, în scopul examinării reacţiei plantulelor

vitrocultivate şi expuse regimului de iluminare folosit în prezenta teză de

doctorat, dar şi a unui nou regim conceput şi realizat de noi, care l-am

aplicat ca sursă de lumină în camerele de creştere a fitoinoculilor, cu

precădere a celor supuşi unei creşteri lente; acest tip de creştere

reprezintă o procedură care se practică - în ultimele două decenii - ca

metodologie de stocare a materialului vegetal în condiţii de "living

colection", în Băncile de Gene Vegetale, axate pe vitrocultură, prin

proceduri variate, mărind intervalul de subcultivare a fitoinoculilor.

Acest sistem de vitrocultură, propus de către noi, se referă la iluminarea

fitoinoculilor - în cazul de faţă a celor de sorg, existând probabilitatea

extinderii procedurii şi la alte tipuri de fitoinoculi - cu panouri

fosforescente. Totodată, ne-am propus să utilizăm LED-urile ca sursă de

lumină, în camerele de creştere a fitoinoculilor, alimentându-le cu

energie electrică produsă de panouri solare, fotovoltaice, sau să

combinăm lumina emisă de LED-uri, cu panourile fosforescente, care pe

perioada de întuneric, prin emanaţiile proprii de lumină, completează

lipsa alimentării sistemelor cu curent electric.

2.3.1. ASPECTE PRIVIND GERMINAŢIA CARIOPSELOR DE SORG

ZAHARAT (SORGHUM BICOLOR SUBSP. BICOLOR), CORELATE CU

STUDII DE MICROSCOPIE EFECTUATE LA NIVELUL BOABELOR AFLATE ÎN DIFERITE STADII DE GERMINARE, DAR ŞI PRIVIND

ŢESUTURILE PROTECTOARE ALE ORGANELOR PLANTULELOR

2.3.1.1. Particularitaţi morfoantomice şi citologice ale embrionului de

sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor)

şi, ulterior, a plantulelor în primele zile de germinaţie

Interesant este faptul că, între schema care redă alcătuirea cariopsei de sorg

zaharat, a lui Rooney şi Miller (1982) şi cea prezentă de către Sautier şi O'Deye

(1989), există unele diferenţe.

În primul rând, Sautier şi O'Deye (1989) au omis să menţioneze prezenţa în

cariopsa de sorg a stratului cu aleuronă, dar şi a hilului. În schimb, Rooney şi

Miller (1982) au omis din schema lor localizarea polului caulinar şi a celui

radicular, de-a lungul axei embrionare, ceea ce este inadmisibil, dat fiind faptul că

aceste zone ale embrionului au o morfologie şi o fiziologie foarte diferită, încă din

primele faze de creştere, orientarea lor în spaţiu, după ce penetrează pericarpul,

fiind legată de geotropism, coleoptilul fiind geotropic negativ, în timp ce rădăciniţa

este geotropic pozitivă şi se orientează în direcţia ”centrului pământului”, având

„misiunea” de a înfige sistemul radicular al plantulei în sol, asigurându-i acesteia

apa şi nutrienţii necesari vieţii.

În imaginea schiţată a structurii unei cariopse, respectiv a unei semniţei de

sorg, concepută de către Sautier şi O'Deye (1989), nu au fost nominalizate o serie

de elemente morfoanatomice, cum sunt: stratul cu aleuronă, axa embrionară,

coleoptilul şi coleoriza, şi zona de legătură între embrion şi scutelum, formaţiune

pe care noi am denumit-o „zonă ombilicală”, pe care nu am găsit-o explicitată în

nici o lucrare ştiinţifică, aceasta fiind reprezentată schematic de către noi în figura

27, printr-o secţiune longitudinală imaginată printr-o cariopsă negerminată de sorg

zaharat, schiţă care a fost elaborată de către Sautier şi O'Deye, (1989), şi modificată

de către noi (Stana şi colab., 2011).

Fig. 27. Schemă reprezentând structura cariopsei de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench

subsp. bicolor) (după Sautier şi O'Deye, 1989, modificată de Stana şi colaboratori, 2011

(unde A – secţiune longitudinală printr-o cariopsă de sorg; B – detaliu schematic a zonei

apicale a embrionului de sorg situată la polul caulinar al acesteia; C – pericarpul cu

aleuronă şi zona de periferie a endocarpului cariopsei de sorg).

2.3.1.2. Particularităţi morfoantomice şi citologice identificate în

rădăciniţa embrionară a plantulelor de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) în primele

zile de germinaţie

Încă din primele observaţii efectuate de către noi, la plantule de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), provenite din cariopsele aflate în

diferite faze de germinare, la nivelul organelor acestora (rădăciniţe şi coleoptile),

ne-a surprins - dar numai la o parte dintre plantule - prezenţa unui fenomen

deosebit de interesant, acela al pigmentării naturale, spontane, în roşu intens, a

rădăciniţelor, atât a celor embrionare (Pl. XIII, Fig. A - F), cât şi a celor secundare

(Pl. XII, Fig. F şi C - F), sau a celor adventive (Pl.XIV, Fig. B), dar şi a unor

coleoptile (Pl. XII, Fig. A, D, E şi F). Imagini de microscopie optică, surprinse de

către noi în rizoderma rădăciniţei embrionare a plantulelor de sorg zaharat, colorate

sau nu în roşu, sunt ilustrate în planşa XV, figurile A şi B, respectiv în figurile D şi

E, iar în figurile C şi F au fost inserate imagini de microscopie electronică, cu

transmisie, identificate - în principal - la nivelul sistemului radicular în formare.

2.3.1.3. Particularitaţi morfoantomice şi citologice identificate în

coleoptilul plantulelor de sorg zaharat (Sorghum bicolor

(L.) Moench subsp. bicolor) în primele zile de germinaţie

Întrucât, în literatura de specialitate lipsesc studiile referitoare la morfologia

şi anatomia coleoptilului, ne-am propus să analizăm aceste aspecte la sorg, în

cursul geminaţiei cariopselor şi a creşterii plantulelor (Pl. XVI, Fig. A - F; Pl.

XVII, Fig. A - C şi Pl. XVIII, Fig. A - F).

Pe parcursul efectuării experimentelor ne-a reţinut atenţia faptul că, la sorg -

în decursul germinaţiei - adeseori, ca şi la unele rădăciniţe, coleoptilul a apărut

pigmentat în roşu (Pl. XII, Fig. A şi D - F şi Pl. XVIII, Fig. A şi B) aspect care ne-a

determinat să urmărim acest fenomen la nivel celular.

Interesant este faptul că, la nivelul celor două epiderme ale coleoptilului,

superioară (sau externă) şi inferioară (sau interioară) nici la examinările efectuate

cu microscopul electronic cu baleiaj (Pl. XVI, Fig. E) şi nici la cel optic (Pl. XIX,

Fig. A - C şi Pl. XX, Fig. A - D) nu s-a putut evidenţia prezenţa stomatelor. În

schimb, după cum se poate vedea în planşa XVI, Fig. F şi epiderma inferioară a

frunzelor prezintă nenumărate stomate, înşirate în rânduri longitudinale, dispuse în

paralel.

2.3.2. STUDIEREA EFECTELOR PRODUSE DE LUMINĂ, ASUPRA

GERMINĂRII ŞI CREŞTERII PLANTULELOR DE SORG ZAHARAT

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) AFLATE PE DIFERITE

SUBSTRATURI DE GERMINAȚIE

2.3.2.1. Efectele produse de lumina naturală şi de cea fluorescentă asupra

germinării, şi a creşterii plantulelor de sorg zaharat (Sorghum

bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), aflate în variate condiţii

experimentale

În acest capitol am studiat efectele produse de lumina naturală şi de cea

fluorescentă asupra germinării, şi a creşterii plantulelor de sorg zaharat (Sorghum

bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), aflate în variate condiţii experimentale.

Într-o primă parte a acestui capitol, s-a studiat influența lumnii naturale, a

întunericului continuu sau a lumini albe, fluorescente, în regim continuu sau de 16

ori 8h/zi, pe de altă parte am folosit și lumină fluorescentă, de diferite culori (albă,

roșie, galbenă, verde și albastră) în fotoperioadă de 16h/zi, pe substrat constând în

hârtie de filtru, umectată cu apă bidistilată. În a doua parte am studiat influența

luminii naturale, a întunericului, a celei fluorescente, de diferite culori asupra

germinării cariopselor și creșterii plantulelor de sorg zaharat, amplasate în

vermiculită.

Parametrii monitorizaţii în cadrul acestui subcapitol au fost următorii:

creşterea în lungime a rădăciniţelor embrionare, prin măsurători

făcute la a 2 -a (hârtie de filtru), a 4 -a, a 6 -a şi la a 10 -a zi de la

punerea cariopselor la germinat;

greutatea uscată a totalului de masă radiculară/plantulă, parametru

determinat în cea de a 10 -a zi de germinaţie;

creşterea în lungime a coleoptilelor, prin măsurători făcute la a 2 -a

(hârtie de filtru), a 4 -a, a 6 -a şi la a 10 -a zi de la punerea cariopselor

la germinat;

creşterea în lungime a primei frunzuliţe adevărate, prin măsurători

făcute la a 2 -a (hârtie de filtru), a 4 -a, a 6 -a şi la a 10 -a zi de la

punerea cariopselor la germinat;

greutatea uscată a totalului de masă parte aeriană/plantulă, parametru

determinat în cea de a 10 -a zi de germinaţie;

creşterea în lungime a întregi plantule, rezultată din însumarea

lungimii rădăciniţei embrionare cu cea a coleoptilului şi a frunzuliţei

celei mai lungi, acolo unde a fost cazul; această determinare s-a

realizat prin măsurători făcute la a 2 -a (hârtie de filtru), a 4 -a, a 6 -a

şi la a 10 -a zi de la punerea cariopselor la germinat;

determinarea conţinutului în pigmenţi asimilatori, respectiv clorofila

a, b (totalul pigmenţilor clorofilieni) şi a conţinutului în carotenoizi în

partea aeriană (coleoptil + frunzulițe).

2.3.2.2. Efectele produse de lumina naturală și de cea produsă de LED-uri

asupra germinări, şi a creşterii plantulelor de sorg zaharat

(Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor), aflate în variate

condiţii experimentale

Faptul că lumina este un factor hotărâtor în viaţa şi dezvoltarea plantelor

este un lucru cunoscut, aceasta influenţând creșterea lor, fotosinteza, respiraţia,

transpiraţia, închiderea şi deschiderea osteolelor stomatelor, acumularea de

pigmenţi asimilatori în cloroplaste, precum şi numeroase alte procese metabolice

(Adams și Langton, 2005). Negăsind date bibliografice referitoare la experimente

efectuate cu LED-uri, asupra germinației cariopselor de sorg zaharat și a creșterii

organelor, respectiv a întregii plantule, am decis să efectuăm cercetări în acest sens,

comparând efectele asupra acestor procese a luminii tuburilor fluorescente și cea

emisă de LED-uri care produc ca și tuburile de neon lumini de diferite culori,

respectiv de variate lungimi de undă, pe substrate constând din hârtie de filtru și din

vermiculită

2.3.3. STUDII PRIVIND REACTIVITATEA IN VITRO A PLANTULELOR DE

SORG ZAHARAT (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) AFLATE

ÎN VARIATE CONDIŢII EXPERIMENTALE, SUB INFLUENŢA

LUMINII NATURALE SAU A CELEI EMISE DE TUBURILE FLUORESCENTE ORI DE LED-uri

Atunci când dorim să iniţiem o vitrocultură, în alegerea materialului

biologic, fie el plantulă, organ, ţesut sau, în cazul cariopselor de sorg fiind vorba de

o carpocultură, trebuie să evaluăm cu multă atenţie o multitudine de factori – în

principal cei de ordin biologic – ce vor fi influenţaţi hotărâtor de condiţiile

selectate, atât în cultura primară, cât şi în subcultură, în funcţie de scopul urmărit.

În cadrul experimentelor efectuate de către noi în acest subcapitol, am avut

în vedere să urmărim nu atât germinarea cariopselor de sorg zaharat, ci mai ales

creşterea plantulelor în condiţiile în care embrionul acestora, în primele 10 zile de

viaţă, respectiv plantulele generate din ţesuturile lui, au beneficiat nu numai de un

regim de iluminare fie de tip fluorescent, fie asigurat de LED-uri, de diferite

lungimi de undă, ori o expunere a vitroculturilor la lumină naturală sau la întuneric

continuu a fost – ca şi în cazul celorlalte experimente, ce au precedat acest

subcapitol, şi de un regim heterotrof, aseptic, de care au beneficiat plantulele de

sorg vitrocultivate fiind pe un mediu nutritiv complex.

În prezentul subcapitol vom expune rezultatele cercetărilor noastre cu

privire la examinarea creşterii plantulelor de sorg zaharat rezultate în urma

germinării in vitro, pe medii aseptice, a cariopselor, iluminate fiind fie cu lumină

fluorescentă fie cu LED-uri, de diferite lungimi de undă şi în regim fotoperiodic

variat, potrivit schemei experimentale care a fost prezentată în subcapitole

anterioare (lumină fluorescentă și cea emisă de LED-uri), urmărindu-se aceiași

parametri.

2.3.4. ASPECTE PRIVIND INFLUENȚA LUMINII FOSFORESCENTE ASUPRA GERMINAȚIEI CARIOPSELOR ŞI CREŞTERII

PLANTULELOR DE SORG ZAHARAT (SORGHUM BICOLOR (L.)

MOENCH SUBSP. BICOLOR)

După cum s-a specificat în partea de „Material şi metodă, în cadrul SERIEI

experimentale III, pentru a reduce preţul de cost în cazul păstrării fitoinoculilor la

rece, am conceput şi depus spre brevetare, un nou mod de iluminare a

vitroculturilor vegetale, bazat pe surse fosforescente de lumină. Pentru aceasta, am

conceput şi, ulterior, am realizat o procedură de iluminare a probelor, fie ele

cariopse sau plantule, vitrocultivate sau nu, cu lumină fosforescentă. Lumina

fosforescentă a fost produsă de aceste plăci fosforescente ori de sferule. Pentru a se

încărca cu energie luminoasă materialul florescent au fost fie expuse în cursul zilei

la lumină naturală şi apoi au fost introduse în incinta rece, fie s-a combinat placa

fosforescentă cu cea emisă de LED-uri (vezi Pl. XXXI), astfel că după stingerea

LED-urilor – care din economie au fost alimentate cu panouri solare, au continuat

să lumineze şi după apusul soarelui, respectiv toată noaptea. Avantajul metodei

concepute de către noi constă în faptul că, întreg sistemul funcţionează fără consum

de energie electrică de la reţea.

Nu intrăm în detalii în ceea ce priveşte organizarea experimentelor şi

rezultatele obţinute întrucât ele fac obiectul dosarului depus la OSIM Bucureşti,

pentru brevetarea soluţiilor concepute de către noi, dosar nr. A/009323 din

20.09.2011, care se află în curs de evaluare, urmând ca invenția să fie brevetată.

CONCLUZII GENERALE

1. Natura luminii la care au fost expuse cariopsele de sorg zaharat în primele

48 de ore de la demararea germinaţiei, indiferent dacă au fost expuse la

lumină naturală, la lumină fluorescentă sau la lumină emisă de LED-uri, ori

la întuneric continuu, nu au influenţat radical încolţirea acestora.

2. Examinările de microscopie electronică efectuate la nivelul embrionului de

sorg zaharat aflat în diferite faze de germinație, ne-au permis să identificăm

existenţa unei „punţi” pluricelulare la interfața dintre acesta și scutelum, care

este ca un fel de „cordon ombilical”, ce face legătura celulelor ţesutului care

alcătuieşte axul embrionului şi cele ale scutelumului, formaţiune ce

intermediază accesul produşilor de hidroliză rezultaţi din degradarea

substanţelor de rezervă din endosperm dar, posibil, şi vehicularea de

fitohormoni către celulele embrionului aflat în creştere, această punte tisulară

(a cărei existență nu a fost menționate în literatura de specialitate favorizează

contactul direct între embrion și endosperm, formațiune ce ar putea să fie

prezentă și la celelalte tipuri de graminee.

3. Plantulele de sorg zaharat (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor),

rezultate în urma germinării cariopselor fie pe hârtie de filtru amplasată în

casolete umidificate cu apă de robinet, fie germinate in vitro pe mediu de

cultură agarizat, Murashige – Skoog (1962) 1/2 (lipsit fiind de vitamine şi de

regulatori de creştere), prezintă un proces de pigmentare în roşu, mai mult

sau mai puțin intens, a rădăciniţei embrionare, uneori şi a celor secundare

sau a celor adventive. Dar, la aceleaşi plantule de sorg, sau la acelaşi tip de

rădăciniţe, în condiţii experimentale identice, acestea pot apărea

nepigmentate. Examinările de microscopie optică sau electronică, cu

transmisie, ne-au permis identificarea localizării acestui pigment roşu,

considerat de noi ca fiind de tip antocianic, în sucul vacuolar al celulelor

rizodermale sau, uneori, acesta poate să se găsească în exodermă ori,

sporadic, el poate să fie prezent în unele celule ale parenchimului cortical al

rădăciniţelor, sau chiar în endodermă. Acest fenomen, este greu de explicat

cu atât mai mult cu cât procesul de colorare apare aleatoriu. Rădăcinițele care

se află în contact cu lumina de diferite culori (respectiv lungimi de undă) nu

numai că suferă acest proces de colorare, ci - după un timp - colorantul este

desorbit fie în substratul de vitroultură, fie pe hârtie de filtru, colorându-l și,

în timp, brunificându-se. În cazul creșterii plantulelor de sorg în vermiculită,

rădăcinițele nu se colorează, decât dacă ele se ridică la lumină, deasupra

acestui substrat.

4. În primele 10 zile de germinație a plantulelor de sorg zaharat, pe substrat

constând în hârtie de filtru, iluminarea cu lumină naturală sau cu lumină

fluorescentă albă și albastră a stimulat cel mai intens colorarea în roșu a

organelor acestora, aspect identic la acest parametru, s-a întâlnit și în cazul

utilizări LED-urilor emitente de lumină albă și albastră.

5. Din examinarea creşterii rădăciniţei embrionare a plantulelor de sorg

expuse la lumină naturală, la întuneric continuu ori la lumină albă,

fluorescentă sau emisă de LED-uri, a rezultat faptul că, la întuneric continuu -

a fost cel mai puternic stimulată alungirea acesteia, atât pe substrat constând

din hârtie de filtru, cât și în situația în care ele au crescut în vermiculită, dar

spre finele celor 10 zile de germinaţie, când s-a înregistrat o inhibare a

creşterii acestui organ, întrucât, la graminee rădăciniţa embrionară îşi pierde

rolul, funcţiile ei fiind preluate, treptat, de rădăciniţele secundare şi de cele

adventive, apărute la nivelul primului nod. În cea ce privește lumina de

diferite culori, fie ea fluorescentă sau emisă de LED-uri, atunci când creșterea

plantulelor s-a realizat pe hârtie de filtru, lumina verde, a fost cea care a

stimulat cel mai mult acest parametru, cu până la 75% în cazul iluminari cu

lumină verde, fluorescentă, comparativ cu lumina albă, fluorescentă,

considerată de referință.

6. Lumina albă și cea galbenă, fluorescentă în regim de 8h/zi, împreună cu

lumina albă, emisă de LED-uri, 16h/zi, a stimulat cel mai mult creșterea

rădăciniței embrionare, pe substrat contând din vermiculită, iar lumina roșie

a inhibat alungirea acesteia cu până la 43,8%. La vitroplantule stimularea

taliei, rădăciniței embrionare a fost marcată la plantulele iluminate cu lumină

albastră, fluorescentă și la lumină verde, emisă de LED-uri, prezentând

sporuri de 20,2% și respectiv 11,6%, comparativ cu lotul martor,

vitroplantule iluminate cu lumină albă, fluorescentă sau emisă de LED-uri.

7. Cercetările noastre au permis identificarea și descrierea structurii

coleoptilului formațiune care în primele zile de germinație a gramineelor

ocrotește organele caulinare și foliare ale tinerei plantule. El are o funcție

pasageră și la sfârșitul germinației devine pergamentos, intră în declin

fiziologic și moare. Cercetările noastre au permis punerea în evidență a

structurii lui anatomice, cu care ocazie am remarcat faptul că, celulele

epidermale ale acestuia sunt lipsite de stomate, iar în cele 2 (rar 3) straturi de

celule mezofiliene lipsesc nervurile. La sorgul zaharat, coleoptilul poate fi fie

verde, fie roşu, iar dacă germinația s-a desfășurat la întuneric continuu el este

albinotic. Culoarea acestuia este influențată de lumină și de natura acesteia.

Sucul vacuolar al celulelor ţesutului protector ce învăluie coleoptilele (sau

rădăciniţele embrionare, secundare sau adventive) conţine un pigment roşu,

antocianic care - credem noi - poate fi leucoantocian, când acesta nu se

colorează, sau roșu, antocian, care la schimbarea pH-ului - din acid în bazic

virează din roşu în albastru sau, la pH neutru, el se colorează în violet.

8. În primele 10 zile de germinaţie a cariopselor de sorg zaharat, coleoptilul

plantulelor crescute la întuneric continuu, comparativ în care cariopsele și

plantulele au fost expuse la lumină naturală, fluorescentă, sau la cea emisă de

LED-uri, s-a alungit cel mai mult, acest regim dovedindu-se a fii cel mai

benefic în ceea ce priveşte sporirea creşterii acestui organ, stimulând

creșterea cu cel puțin a 152% pe substrat constând în hârtie de filtru, cu

283% atunci când boabele au fost semănate în vermiculită, și respectiv cu

442% la plantulele crescute în regim de vitrocultură. În cazul lumini

fluorescente, de diferite culori, la toate variantele experimentale creşterea

coleoptilului a fost stimulată, comparativ cu varianta iluminată cu lumină

fluorescentă, albă, care a fost considerată de referinţă, cele mai mari stimulări

fiind înregistrate la lumina fluorescentă, galbenă, dar nu mai mult decât la

întuneric continuu.

9. Regimul de iluminare care a stimulat cel mai mult creşterea în lungime a

frunzuliţei celei mai înalte, în cea de a 10 -a zi de germinaţie, a fost acela

corespunzător variantei de întuneric continuu. Stimularea a fost întâlnită şi la

lumina galbenă, care a sporit creşterea părţi aeriene a plantulelor de sorg,

peste valorile acestui parametru marcat la variantele iluminate cu lumină

albă, fluorescentă, probe care au fost considerate ca lot martor.

10. Lumina galbenă, cea fluorescentă, în raport cu lumina albă, aplicată în

regim fotoperiodic identic, a stimulat cu 30,4% creşterea întregii plantule pe

substrat constând în vermiculită, iar lumina albastră, emisă de LED-uri a

prezentat o stimulare cu doar 10,5% a acestui parametru. În ordine

descrescătoare, se mai poate afirma faptul că, în raport cu lumina

fluorescentă, albă (aplicată în regim de 16h/zi) regimul de întuneric continuu

- cum era de așteptat - a stimulat creşterea în lungime a întregii plantule de

sorg zaharat pe hârtie de filtru, aspect observat și la lumina verde,

fluorescentă care a prezantat o stimulare de 47,2%, sau la lumină verde, emisă

de LED-uri, care au determinat o depăşire a parametrilor investigaţi cu un

spor mai mare de 35%, la plantulele crescute pe substrat constând din hârtie

de filtru.

11. La lumina naturală, în regim fotoperiodic de 16h lumină/zi, talia

plantulelor a fost mai mare decât cea a întregii vitroplantule provenite din

cariopse germinate şi plantule crescute în lumină albă, fluorescentă sau emisă

de LED-uri, excepție făcând vitroculturile germinate și crescute în regim de

8h/zi lumină, acest fenomen care poate fi pus şi pe seama unei diferenţe de

compoziţie spectrală între această lumină şi cea naturală.

12. Lumina albastră, fluorescentă, a stimulat creșterea întregii vitroplantule,

prezentând un spor de 23%, fată de plantulele crescute în lumină albă,

fluorescentă, iar în cea ce privește creșterea plantulelor, pe mediu de cultură

aseptic, iluminate cu LED-uri, lumina verde, a stimulat cel mai mult creşterea

vitroplantulelor, prezentând un spor de 24,4% în cea de a 10 -a zi de

germinaţie, comparativ cu lumina albă, emisă de LED-uri, aplicată în regim

fotoperiodic identic, de 16 ore lumină, valori considerate ca fiind martor

100%.

13. Lumina roșie, fluorescentă s-au emisă de LED-uri, a inhibat creșterea

întregii plantule, atât atunci când aceasta a fost crescută pe hârtie de filtru,

unde s-a marcat o inhibare de 24,5%, cât și când substratul de creștere fost

reprezentat de vermiculită, unde inhibarea cea mai mare a creșterii acestui

parametru, comparativ cu lumina albă, florescentă a fost de 16,6%. La

vitroculturi, cea mai mică creștere a întregi vitroplantule a fost întîlnită la

lumina galbenă, fluorescentă sau emisă de LED-uri, diferența cea mai mare

fiind de 17% la plantulele iluminate cu lumină galbenă, fluorescentă.

14. În primele zile de germinaţie, rădăciniţa embrionară a fost aceea care a

avut cea mai mare pondere în creşterea întregii plantule de sorg, şi abia în cea

de a 10 -a zi de germinaţie s-a înregistrat o egalizare a raportului de

participare în creşterea plantulelor de sorg a rădăciniţei, cu cea a taliei

coleoptilului însumată cu aceea a celei mai lungi frunzuliţe, respectiv aşa

numitele organe „supraterestre”.

15. Greutatea uscată a întregi plantule, înregistrată în cea de a 10 -a zi de la

punerea cariopselor la germinat, atât la lumină fluorescentă, cât și la cea

emisă de LED-uri nu a oscilat într-o foarte mare măsură în funcţie de regimul

de iluminare, administrat cariopselor şi plantulelor rezultate din embrionii

acestora; diferențe mai ridicate au fost remarcate în funcție de substratul de

germinare folosit, astfel cea mai mare cantitate de substanță uscată a

întâlnindu-se la probele crescute la lumină fluorescentă, pe substrat constând

în vermiculită, iar cea mai mică cantitate la plantulele crescute in vitro

indiferent de tipul de iluminare utilizat, factorul implicat în acest caz fiind

regimul de claustrare specific vitroculturilor vegetale.

16. În cea de a 10 -a zi de germinație determinările privind influența luminii

de natură diferită, asupra conținutului în pigmenți asimilatori existenți în

partea caulinară și foliară a plantulelor, s-a constatat faptul că, lumina

albastră, fluorescentă sau emisă de LED-uri, a stimulat considerabil sinteza

de pigmenţi clorofilieni a şi b, dar şi a celor carotenoidici, la care sporurile

înregistrate – în acest caz – au depăşit, în general, conţinutul acestora marcat

în plantulele de sorg de la proba martor, care a beneficiat de o iluminare cu

lumină, albă, timp de 16h/zi; iar lumina, galbenă a redus cu cca. 11 - 27%

procentul de pigmenţi asimilatori, totali, înregistraţi la acest lot experimental.

Evident că, proba menținută la întuneric continuu a prezentat cele mai mici

cantitați de pigmenţi asimilatori, inhibând cu până la cca. 93% cantitatea

totală a acestora.

17. Se poate combina lumina fosforescentă cu cea emisă de LED-uri, astfel

că după stingerea LED-urilor - care din motive economice au fost alimentate

cu panouri solare - plăcile fosforescente au continuat să lumineze

vitroplantulele şi după apusul soarelui, respectiv toată noaptea. Avantajul

metodei concepute de către noi constă în faptul că, întreg sistemul

funcţionează fără consum de energie electrică de la reţea.

RECOMANDĂRI DE PERSPECTIVĂ

1. Cercetările făcute în prezenta teză de doctorat au permis punerea în evidenţă a

faptului că, în experimentele de fitofiziologie creşterea plantulelor de sorg

zaharat poate fi utilizată ca model experimental (biotest) în variate studii legate

de reactivitatea plantelor la variaţi factori externi cu precădere de

fitohormonologie, sau în biotestele care analizează reacţia organismului vegetal

în funcţie de un pesticid, ori în raport cu un nou compus chimic sintetizat etc.,

întrucât germinaţia incipientă durează cca. 24 ore, iar creşterea plantulelor - la 2

zile de germinaţie atinge talia de 3,46 cm.

2. Pentru "culturile vegetale" forţate, poate fi utilizată cu succes lumina albă,

emanată de LED-uri, ori - în funcţie de scopul urmărit - poate fi folosită şi

lumina de diferite lungimi de undă, cea mai eficientă reacţie în ceea ce priveşte

creşterea plantulelor a fost întâlnită la lumina verde, emisă de LED-uri, mai ales

în iluminarea vitroculturilor vegetale.

3. Avantajul, iluminării cu LED-uri constă în faptul că, ele sunt economice din

punctul de vedere al consumului de energie electrică, mai ales că prin

experimentele efectuate de către noi am dovedit existenţa valorificării lor în

camerele de creştere folosite în biotehnologie vegetală, atât pentru a lumina

fitoinoculii la temperaturi pozitive, cât şi la temperaturi coborâte, practicate în

Băncile de Gene, vegetale. În acest din urmă caz, lumina utilizabilă în cazul

fitoinoculilor în Băncile de Gene, vegetale, este – potrivit soluţiei indicate de noi

– lumina fosforescentă, folosibilă în combinaţie cu cea a LED-urilor, fiind o

soluţie de prelungire a iluminării vitroculturilor – de exemplu a celor amplasate

în frigidere – pe perioada în care panourile solare nu mai asigură alimentarea

LED-urilor.

4. Germinarea in vitro a cariopselor de sorg zaharat, a permis iniţierea unei culturi

aseptice folosind explante prelevate de la astfel de fitoinoculi (în cercetările

efectuate de noi şi aflate în curs de publicare am utilizat astfel de ţesuturi şi am

reuşit să iniţiem cultură de calus) pentru efectuarea de culturi de ţesuturi şi de

celule, care să servească ca material vegetal în variate studii de biotehnologie.

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Adams S.R., Langton F.A., 2005, Photoperiod and plant growth: a review. Journal of

Horticultural Science and Biotechnology, 80 (1) p. 2–10.

2. Aniska, R. D., and Rooney, L. W., 2000. Structure and chemistry of sorghum caryopsis. In.

John Wiley & Sons, p. 649-688.

3. Antohe I., 2006. Morfologia sorgului, Capitol în Cultura sorgului zaharat și

industrializarea lui totală. Perspectivă pentru dezvoltarea durabilă a agriculturii

românești, Ediția II, Ed. Chiminform Data, București,.

4. Awika J.M., Rooney L.W., Waniska, R.D., 2005. Anthocyanins from black sorghum and

their antioxidant properties. In: Food Chem. 90, p. 293-301.

5. Cachiţă C.D., Ardelean A., 2009.Tratat de biotehnologie vegetală. Vol II,Editura Dacia Cluj

Napoaca.

6. Cachiţă C.D., Sand C. (2000), Biotehnologie vegetală. vol I: Baze teoretice şi practice. Ed.

Mira Design, Sibiu.

7. Dhillon, S.L., Shapter, F.M., Henry, R.J., Cordeiro, G., Izquierdo, L., Less. L.S., 2007.

Domestication to crop improvements: Genetic resources for Sorghum and Saccharum

(Andropogoneae). In: Ann. Bot 100:975-989.

8. Doggett H., 1988. Sorghum. 2nd edn. London, New York: Longman; published by Wiley.

9. Earp, C.F., McDonough, C.M., Rooney, L.W., 2004. Microscopy of pericarp development

in the caryopsis of Sorghum bicolor (L.) Moench. In: Journal of Cereal Science, January, ,

V 39, 1, p. 21-27

10. Jala, A., 2011, Effects of Different Light Treatments on the Germination of Nepenthes

mirabilis.International Transaction Journal of Engineering, Management, & Applied

Sciences & Technologies, Vol 2 No.1, p. 83-91.

11. Lev-Yadun, S., Gould, K.S., 2009 Role of anthocyanins in plant defence. In: Anthocyanins:

Biosynthesis, Functions, and Applications, Ed. Springer, p. 21–48.

12. Stana, I.O., Cachiţă - Cosma D., 2012, Growth in length of the embryonic radicles of sweet

sorghum plantlets (Sorghum bicolor subsp. bicolor), resulted from caryopsis germination

on paper filter substrate, exposed to different types of light. Studia Universitatis “Vasile

Goldiş”, Seria Ştiinţele Vieţii Vol. 22, 3, p. 323-329.

13. Stana, I.O., Cachiţă - Cosma D., Mihali V.C., 2011, Morpho-anatomic transformation of

the sweet sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench subsp. bicolor) embryo, in the first days

of germination.Studia Universitatis “Vasile Goldiş”, Seria Ştiinţele Vieţii Vol. 21, 4, p.

751-760.

14. Stana, I.O., Cachiţă - Cosma D., Mihali V.C., 2011, Sorghum (Sorghum bicolor (L.)

Moench subsp. bicolor) plantlets risogenesis produced in the first two weeks of caryopsis

germination on filter paper or in vitro. Studia Universitatis “Vasile Goldiş”, Seria Ştiinţele

Vieţii Vol. 22, 3, p. 313-321.

Stana-Iulian-Octavian-rezumat.pdf

Documents

Transcript of Stana-Iulian-Octavian-rezumat.pdf