Μελέτη των παραγόντων ριζοβολίας σε φυλλοφόρα μοσχεύματα ελιάς με έμφαση στην ποικιλία "Καλαμών"

Abstract

The objectives of this study were to examine the effect of physiological, biochemical, anatomical and molecular factors in the rooting potential of the root recalcitrant cv ‘Kalamata’ cuttings in relation to the easy-to- root cv ‘Arbequina’. The rooting experiments were conducted in a mist propagation unit at Kostelenos nurseries, located in Troizinia area (Poros), Greece, while the analysis of samples was carried out in the Agricultural University of Athens, Greece.The results showed that the exogenous application of 2000 mg L-1 IBA significantly increased the rooting percentage in ‘Arbequina’ (76%), while in ‘Kalamata’, IBA treatment was ineffective (1-3 %). The concentrations of stachyose, sucrose, glucose, mannitol, total sugars, free and conjugated polyamines, CGA and other phenolic compounds, were significantly higher in ‘Arbequina’ as compared to ‘Kalamata’, both initially and during the 15 days of rooting. On the other hand, ‘Kalamata’ had significantly higher fructose, starch, verbascoside and oleuropein concentrations, as well as higher PPO, POD and IAA oxidase activity. The exogenous application of 0.1 mM CGA for 30 min appears to promote the rooting of ‘Kalamata’ cuttings up to 25% (400% increase in rooting compared to IBA 2000 mg L-1 alone). Furthermore, the ‘Kalamata’ cuttings that were treated with 0.1 mM CGA had significantly higher concentrations of carbohydrates, total phenols, total o-diphenols, total flavonoids, total flavanols, total putrescine and total spermidine, as well as the concentration of total polyamines compared to control. However, the activity of PPO, POD and IAA oxidase decreased in these cuttings.The histological sections of basal stem segments showed that ‘Kalamata’ cuttings had a continuous sclerenchyma ring and denser cortex, while the opposite stood for ‘Arbequina’ cuttings. Furthermore, the anatomical observations showed that the sites of root initiation in both cvs originate from cells in the cambium region. The rooting of olive cuttings was studied at the molecular level via the technique of suppression subtractive hydridization (SSH). The results obtained indicate genes that encode proteins and enzymes which are involved in carbohydrate metabolism, phenylpropanoid biosynthesis, IAA catabolism etc. The expression or gene expression suppression of identified genes possibly could be associated with some physiological processes involved in the rhizogenesis of olive leafy cuttings.

Αντικείμενο της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν η μελέτη των φυσιολογικών, βιοχημικών, γενετικών και ανατομικών παραγόντων που επηρεάζουν τη ριζοβολία των μοσχευμάτων της δύσκολης προς ριζοβολία ποικιλίας ‘Καλαμών’ σε σύγκριση με την εύκολη στη ριζοβολία ποικιλία ‘Arbequina’. Τα πειράματα διεξήχθησαν στη μονάδα υδρονέφωσης των φυτωρίων Κωστελένου στον Πόρο Τροιζηνίας, ενώ οι σχετικές αναλύσεις έγιναν στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι η εφαρμογή ΙΒΑ 2000 mg L-1 προώθησε τη ριζοβολία στα μοσχεύματα της ‘Arbequina’ (76%), αλλά όχι στην ‘Καλαμών’ (1-3%). Τα μοσχεύματα της ‘Arbequina’ είχαν στατιστικά σημαντικά υψηλότερες αρχικές, αλλά και στην πορεία της ριζοβολίας συγκεντρώσεις σταχυόζης, ραφινόζης, σακχαρόζης, γλυκόζης, μαννιτόλης, ολικών σακχάρων, ελεύθερων και ολικών πολυαμινών, CGA και άλλων φαινολικών ουσιών από αυτά της ‘Καλαμών’. Αντίθετα, στην ‘Καλαμών’ βρέθηκε στατιστικά σημαντικά υψηλότερη συγκέντρωση φρουκτόζης, αμύλου, βερμπασκοζίτη, ελευρωπαΐνης και ενεργότητα των ενζύμων POD, PPO και IAA oxidase. Η εξωγενής εφαρμογή 0,1 mM CGA για 30 min στα μοσχεύματα της ‘Καλαμών’ αύξησε σημαντικά τη ριζοβολία σε ποσοστό 25% (400% αύξηση σε σχέση με το ΙΒΑ 2000 mg L-1). Επιπλέον, βρέθηκε ότι τα μοσχεύματα της ‘Καλαμών’ που μεταχειρίστηκαν με 0,1 mM CGA είχαν στατιστικά σημαντικά υψηλότερη συγκέντρωση υδατανθράκων, ολικών φαινολικών ενώσεων, ολικών ο-διφαινολών, ολικών φλαβονοειδών, ολικών φλαβανολών, ολικής πουτρεσκίνης, ολικής σπερμιδίνης και ολική συγκέντρωση πολυαμινών σε σχέση με αυτά του μάρτυρα. Αντίθετα, τα ίδια μοσχεύματα είχαν μειωμένη ενεργότητα των ενζύμων PPO, POD και IAA oxidase. Οι ανατομικές παρατηρήσεις έδειξαν ότι στα μοσχεύματα της ‘Καλαμών’ ο σκληρεγχυματικός δακτύλιος ήταν συνεχής και το φλοιώδες παρέγχυμα συμπαγές σε αντίθεση με την ‘Arbequina’. Και στις δύο ποικιλίες η θέση έναρξης σχηματισμού του ριζικού αρχεγόνου ήταν από κύτταρα του καμβίου. Σε μοριακό επίπεδο βρέθηκε ότι τα απομονωθέντα με την τεχνική του κατασταλτικού αφαιρετικού υβριδισμού τμήματα cDNA διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων είναι ομόλογα με γονίδια που κωδικεύουν πρωτεΐνες και ένζυμα τα οποία εμπλέκονται στο μεταβολισμό των υδατανθράκων, στη βιοσύνθεση των φαινυλοπροπανοειδών, στον καταβολισμό του ΙΑΑ κ.ά. Τα γονίδια αυτά που εντοπίστηκαν, είτε όταν εκφράζονται είτε όταν καταστέλλεται η έκφρασή τους, ενδεχομένως να σχετίζονται με ορισμένες από τις φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες της ριζοβολίας των μοσχευμάτων ελιάς.