Download - Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Transcript
Page 1: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Ο ρόλος της επαναχρησιμοποίησης του επεξεργασμένου νερού και της βιολογικής διέγερσης των φυτών στον μετριασμό των

επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής

Αναστάσης Χρίστου

Λειτουργός Γεωργικών Ερευνών Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών

Μάρτιος, 2014

Page 2: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

I. Εισαγωγή (κλιματική αλλαγή, σημασία των αβιοτικών καταπονήσεων, φυσιολογία των αβιοτικών καταπονήσεων)

II.Επαναχρησιμοποίηση του επεξεργασμένου νερού (οφέλη και επιπτώσεις)

III. Επισκοπήσεις για την αξιολόγηση των επιδράσεων της επαναχρησιμοποίησης του επεξεργασμένου νερού (ερευνητικά αποτελέσματα ΙΓΕ- Nireas)

IV. Βιολογική διέγερση, ή επαγωγή, ή έναυση (Priming)

V. Η χρήση του H2S για την επαγωγή της ανθεκτικότητας φυτών φράουλας κατά την έκθεσή τους σε συνθήκες αβιοτικών καταπονήσεων (ερευνητικά αποτελέσματα- συζήτηση)

Περίγραμμα της παρουσίασης

Page 3: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Εισαγωγή

Ο πληθυσμός της γης αυξάνεται ταχέως

Οι επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής είναι πλέον αισθητές

Η μέση θερμοκρασία του πλανήτη αυξάνεται (~0,6 οC τα τελευταία 100 χρόνια, μέχρι 2.5 οC έως το 2050)

Τα ακραία καιρικά φαινόμενα είναι πιο συχνά και πιο έντονα (περίοδοι ξηρασίας, πλημμύρες, ακραίες θερμοκρασίες, κ.α.)

Αυξημένος ανταγωνισμός για καλλιεργήσιμη γη, ενέργεια και άλλους πόρους

‘Ο αιώνας της ξηρασίας’ (Independent, 2000)

Πληθυσμός (Δισεκατομμύρια)

Επιφάνεια Γης (Δισεκατομμύρια εκτάρια)

Πληθυσμός

Επιφάνεια καλλιεργήσιμης Γης

Επιφάνεια καλλιεργούμενης Γης

(Έτος)

, ,

,

,

,

, ,

Page 4: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Αβιοτικές καταπονήσεις (αλατότητα, ξηρασία, βαρέα μέταλλα,

ακραίες θερμοκρασίες, κ.α.) &

Βιοτικές καταπονήσεις (Παθογόνα, έντομα, ζώα, κ.α.)

Το φυτό δέχεται πολλαπλά περιβαλλοντικά ερεθίσματα

Αρκετά μεταβολικά μονοπάτια ενεργοποιούνται ως απόκριση

προς τη συσσώρευση των μορίων σηματοδότησης

Page 5: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Ωσμωρύθμιση (προλίνη,

πολυαμίνες )

Μοριακοί συνοδοί (HSPs, LEA, COR)

Μεταφορά νερού και ιόντων (υδατοπορίνη, αντλίες ιόντων)

Αποτοξίνωση (SOD, POD)

Αίσθηση, αντίληψη και μεταγωγή του σήματος

Ωσμο-αισθητήρες, ένζυμα για τη διάσπαση φωσφολιπιδίων, δευτερογενείς αγγελιοφόροι (π.χ. Ca2+, ROS), πρωτεϊνικές κινάσες, αισθητήρες Ca2+,

πρωτεϊνικές κινάσες ασβεστίου

Ξηρασία Αλατότητα

Χαμηλές θερμοκρασίες

Υψηλές θερμοκρασίες

Χημική Ρύπανση

Δευτερογενής καταπόνηση

Ωσμωτική καταπόνηση Οξειδωτική καταπόνηση

Διαταραχή της ωσμωτικής και ιοντικής ομοιόστασης

Έλεγχος μεταγραφής

Μεταγραφικοί παράγοντες

(π.χ. CBF/DREB, HSF)

Μηχανισμοί αποκρινόμενοι στην

καταπόνηση Ενεργοποίηση γονιδίων

Αποκατάσταση της κυτταρικής ομοιόστασης, προστασία της δομής και λειτουργικότητας πρωτεϊνών και μεμβρανών

Ανοχή ή αντοχή σε συνθήκες καταπόνησης

Πηγή: Τροποποίηση από Wang et al. (2003), Planta 218: 1-14

Page 6: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Molassiotis & Fotopoulos (2011), Plant Signal Behav 6:210-214

ROS/RNS μοριακή κυτταρική

συνομιλία

Page 7: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Επαναχρησιμοποίηση του επεξεργασμένου νερού

Η πρακτική της επαναχρησιμοποίησης του επεξεργασμένου νερού αποτελεί μια σημαντική συνιστώσα όλων των υδατικών πολιτικών που σκοπό έχουν την αντιμετώπιση της λειψυδρίας σε όλες τις ξηρικές και ημι-ξηρικές χώρες, παγκοσμίως. Έτσι, η επαναχρησιμοποίηση των επεξεργασμένων αστικών λυμάτων, κυρίως για άρδευση, είναι ήδη μια καθιερωμένη πρακτική. Άλλες χρήσεις: εμπλουτισμός των υπόγειων υδροφορέων, αποκατάσταση υγροβιοτόπων, χρήση στις τουαλέτες, πυρόσβεση, πλύσιμο αυτικινήτων, κλπ. Η ποιότητα του επεξεργασμένου νερού εξαρτάται από την ποιότητα του νερού ύδρευσης, τη προέλευση των λυμάτων (αστικές περιοχές, νοσοκομεία, βιομηχανία) και την τεχνολογία επεξεργασίας.

Page 8: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Επαναχρησιμοποίηση του επεξεργασμένου νερού για άρδευση Οφέλη:

•Η πιο περιβαλλοντικά ασφαλής πρακτική για την απόρριψη του επεξεργασμένου νερού. •Οικονομική πρακτική. •Μπορεί να αυξήσει τη γεωργική παραγωγή και την έκταση της αρδευόμενης γεωργίας. •Σταθερή, πλούσια σε θρεπτικά συστατικά πηγή νερού άρδευσης. •Περιορισμένη χρήση ανόργανων λιπασμάτων. Πιθανές αρνητικές επιδράσεις:

•Υφαλμύρωση του εδάφους. •Συσσώρευση βαρέων μετάλλων στη καλλιεργούμενη γη/ επιπτώσεις για τη δημόσια υγεία. •Μικροβιολογική μόλυνση των γεωργικών προϊόντων με διάφορα παθογόνα. •Οι αγρότες και άλλοι χρήστες του επεξεργασμένου νερού δυνατόν να εκτεθούν σε διάφορα παθογόνα. • Παρουσία ξενοβιοτικών ουσιών (φαρμακευτικά προϊόντα, τα φυτοφάρμακα, προϊόντα προσωπικής φροντίδας κ.α.). •Ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά.

Page 9: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Παραδείγματα επαναχρησιμοποίησης του επεξεργασμένου νερού στην Κύπρο

Clover irrigation-Pyrgos Clover irrigation –Agios Georgios

Football field in Pareklissia Olive orchard Agios Georgios

Page 10: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Beans in greenhouse -Pyrgos

Amenities- Limassol

Citrus orchards-Potamia

Page 11: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών

Κλάδος Εγγείων Βελτιώσεων: Άρδευση, προσδιορισμός των υδατικών αναγκών και προγράμματα άρδευσης καλλιεργειών, υδροπονία, θρέψη φυτών, βελτίωση της γονιμότητας των εδαφών, κομποστοποίηση, κ.ά.

‘Εκτίμηση των επιδράσεων στο περιβάλλον και τη δημόσια υγεία από τη μακρόχρονη επαναχρησιμοποίηση του επεξεργασμένου νερού για άρδευση‘

Page 12: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Επισκοπήσεις για την αξιολόγηση των επιπτώσεων στις φυσικοχημικές παραμέτρους του εδάφους και της πιθανότητας βιοσυσσώρευσης

βαρέων μετάλλων στα εδώδιμα μέρη καλλιεργούμενων ειδών, από τη μακρόχρονη χρήση επεξεργασμένου νερού για άρδευση

Page 13: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Surveyed Area

Province - Location

MWTP Treatment process & Disinfection

Cultivated crops and period of WW irrigation

Soil layers sampled depths (cm)

Agricultural produce sampled

1 Nicosia Tertiary (MBR) - UV Ryegrass, Orange trees (10 years)

0-25 Ryegrass (stems and leaves) orange fruits

2 Limassol Tertiary (SSF) - Chlorination Ryegrass, Orange trees (10 years)

0-25 Ryegrass (stems and leaves) orange fruits

3 Larnaka Tertiary (SSF) - Chlorination Clover (0.5, 4 and 8 years)

0-25 26-50 51-75 76-100

Clover (stems and leaves)

MWTP, Municipal Wastewater Treatment Plant; WW, wastewater; MBR, Membrane Bioreactor; UV, Ultraviolet disinfection; SSF, Slow Sand Filtration

Surveyed sites, MWTPs treatment process and soils and agricultural produce samples description.

Page 14: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Physico-chemical characteristics and microbial load of the treated effluent from the three MWTPs applied for irrigation and the maximum permissible levels (MPLs) set by the Cyprus guideline for wastewater reuse.

MWTP in Area 1

MWTP in Area 2

MWTP in Area 3

Parameter Mean Value1 Mean Value1 Mean Value1

pH 7.91 8.12 7.70 6.5-8.5EC (mS cm-1) 1.77 1.69 3.60 2.20BOD5 (mg O2 L

-1) 3.58 3.83 3.00 10.00

COD (mg O2 L-1) 21.38 20.83 43.00 70.00

SS (mg L-1) 7.00 7.00 12.00 10.00

E. coli (cfu 100 ml-1) 1.20 0.00 0.00 5.00Total N (mg L-1) 6.25 7.38 18.86 15.00Total P (mg L-1) 0.92 1.40 3.16 10.00Cl- (mg L-1) 314.00 209.00 897.00 300.00Fe (mg L-1) 0.09 0.12 0.10 -Zn (mg L-1) 0.02 0.04 0.02 0.10Mn (mg L-1) 0.03 0.01 0.03 0.10Ni (mg L-1) 0.02 0.02 0.02 0.20Cu (mg L-1) b.l.q. 0.03 b.l.q.3 0.10Co (mg L-1) 0.02 0.03 0.02 0.101 Mean values are the average of 10 samples taken during 2010 and 2011. 2 As set by the Cyprus Guidline for wastewater reuse for irrigation. 3 Below limit of quantification.

Maximum Permissible Level2

Page 15: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Geochemical properties of the top 0-25 cm soil layer of sampled ryegrass fields and clover orchards irrigated with wastewater for 10 years, along with their contiguous reference control fields, in areas 1 and 2.

Parameters Control Ryegrass Field Control Citrus Orchard Control Ryegrass Field Control Citrus OrchardpH 8.13±0.02 8.16±0.02 8.16±0.03 8.23±0.05 8.38±0.12 8.29±0.04 8.42±0.04 8.48±0.04

EC(mS cm-1) 0.86±0.06 1.56±0.04 * 1.16±0.11 1.66±0.03 * 1.16±0.1 2.14±0.05 * 1.16±0.03 1.50±0.11 *CaCO3 (%) 20.32±2.21 20.98±0.98 5.35±0.56 5.98±1.14 11.33±1.67 12.83±0.88 23.52±2.05 23.65±1.13

Cl- (mg kg-1) 118.03±8.24 170.25±10.14 * 204.23±10.72 206.73±19.42 188.55±3.18 445.73±9.89 * 184.78±6.73 305.13±53.29 *

Fe (gr kg-1) 32.01±0.42 37.29±0.73 * 46.69±1.12 47.74±0.55 24.88±1.10 26.06±0.31 * 27.52±0.50 27.22±0.69

Mn (mg kg-1) 838.88±11.89 1226.73±21.62 * 1227.06±19.69 1189.74±39.62 2001.94±63.71 2048.3±63.68 892.59±18.55 926.97±20.56

Co (mg kg-1) 14.29±0.42 18.86±0.58 * 26.35±0.22 25.70±0.26 15.84±0.12 22.16±0.56 * 20.79±1.60 21.57±0.43

Cu (mg kg-1) 64.89±2.49 90.85±5.23 * 107.20±3.41 104.40±2.13 60.79±3.99 61.71±2.13 69.91±4.46 69.21±1.27

Zn (mg kg-1) 127.81±12.61 120.22±4.57 114.95±4.31 157.01±13.11 * 75.29±4.74 84.49±0.61 65.14±3.44 70.41±1.04

Ni (mg kg-1) 65.41±0.38 61.14±0.38 43.52±0.29 44.25±0.45 48.07±1.45 61.38±0.78 * 74.23±2.62 82.31±1.79Data are means ± SE of five replications. * indicates the comtrol and wastewater irrigation pair values that are significantly different according to Duncan’s multiple range test (P < 0.05 ).

Area 1 Area 2

Page 16: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Soil pH, electrical conductivity and Cl- content in 1 m profile depth in clover fields in area 3, as affected by wastewater irrigation (0.5, 4, 8 years)

5 10 15

-100

-80

-60

-40

-20

0

0.5 years4 years8 years

EC (mS cm-1)

1000 2000 3000 4000

-100

-80

-60

-40

-20

0

0.5 years4 years8 years

Cl- content (mg L-1)

8.0 8.5 9.0 9.5

-100

-80

-60

-40

-20

0

8 years

0.5 years4 years

pH

Soil

dept

h (c

m)

A B C

* *

* *

* * * *

*

*

**

*

* * *

**

** *

***

* *

** *

*

Page 17: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Chemical (CaCO3 and Fe content) and heavy metal content analysis of the sampled clover fields at area 3 irrigated with wastewater for 0.5, 4 and 8 years, along with their contiguous control fields, in 4 soil profile layers reaching 1 m depth.

0.5 40.00±2.12 36.50±3.34 35.41±0.90 33.63±1.60 126.04±5.17 134.22±7.85 42.36±5.31 42.30±1.76 1138.32±26.74 1211.48±48.49 90.72±3.60 94.38±0.80 21.32±0.33 20.83±0.45 4 50.00±2.44 50.00±2.03 36.56±0.22 37.60±1.20 174.70±4.64 177.87±6.84 42.58±0.25 43.90±1.28 1322.86±7.70 1225.92±38.62 84.01±2.17 91.30±2.58 26.17±0.10 25.17±0.66 8 21.50±1.78 21.00±1.23 16.03±0.66 20.71±1.33 * 67.03±6.80 62.33±6.36 52.42±2.34 46.85±0.21 774.38±27.35 849.51±45.27 38.36±1.48 51.08±3.57 * 19.13±0.30 20.34±0.15 * 0.5 40.00±2.03 37.50±2.34 27.10±1.72 32.87±4.01 121.35±6.90 121.14±0.34 36.25±3.07 40.32±1.15 1163.11±44.57 1178.62±51.72 88.17±5.47 83.75±6.11 20.19±0.61 21.05±0.60 4 50.00±0.89 50.00±2.45 32.51±0.48 39.17±2.30 * 121.51±5.95 125.90±5.03 41.83±0.68 41.69±2.55 1085.52±17.03 1129.20±52.93 79.84±0.72 82.09±2.61 23.99±0.41 25.69±1.80 8 27.00±3.03 24.00±1.11 19.71±0.75 17.81±1.14 71.91±6.24 79.69±2.06 49.63±2.60 51.60±2.30 871.30±20.01 836.33±32.56 51.29±2.29 43.02±3.07 18.22±0.53 20.37±0.28 * 0.5 41.00±2.67 36.00±3.11 30.79±2.50 33.68±2.52 101.54±7.57 104.11±6.05 29.96±2.34 30.82±3.80 1099.87±87.07 1124.00±81.26 78.72±3.29 87.01±3.48 20.85±0.58 22.05±1.16 4 50.00±1.88 50.00±1.98 33.31±0.63 31.29±1.26 117.12±1.05 123.40±7.50 41.92±1.46 42.32±2.13 1074.96±14.94 990.54±9.97 * 76.39±1.49 77.03±3.71 25.78±0.89 25.52±0.66 8 30.00±3.01 29.50±1.34 16.89±0.48 21.37±0.87 * 57.77±0.85 66.29±1.31 * 59.75±4.05 50.48±0.68 987.84±45.30 930.01±38.20 43.84±2.19 49.38±2.06 21.17±1.10 20.94±1.06 0.5 36.00±2.11 39.00±2.45 33.30±2.58 27.45±1.49 75.85±2.44 77.36±3.41 26.60±0.88 29.03±2.85 1008.37±44.15 875.02±34.44 84.52±7.00 69.57±3.21 22.08±0.38 18.62±1.02 * 4 50.00±3.24 48.00±4.11 34.68±1.10 34.39±1.08 125.92±9.17 124.48±8.92 32.05±0.84 32.59±1.14 1059.10±31.03 1050.32±33.18 86.14±2.43 78.43±2.98 23.53±0.54 26.04±0.38 * 8 36.50±4.21 30.00±3.78 18.51±1.50 22.61±0.05 68.74±0.98 72.18±1.34 50.01±1.59 51.68±0.52 961.04±15.86 963.06±4.29 45.97±3.92 54.71±0.65 19.67±0.63 20.07±0.27

Data are means ± SE of five replications. * indicates the control and wastewater irrigation pair values that are significantly different according to Duncan’s multiple range test (P < 0.05 ).

CaCO3 (%) Fe (gr kg-1) Mn (mg kg-1) Cu (mg kg-1) Co (mg kg-1)

0-25

26-50

51-75

76-100

Wastewater Irrigation

Control Wastewater Irrigation

Control Wastewater Irrigation

Control Wastewater Irrigation

Control Wastewater Irrigation

Control

Soil Profile (cm)

Period of irrigation (years)

Zn (mg kg-1) Ni (mg kg-1)

Control Wastewater Irrigation

Control Wastewater Irrigation

Page 18: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Heavy metal concentrations (mg kg-1 dry weight) in sampled agricultural products from citrus orchards and forage fields irrigated with wastewater for various periods of time.

CropSampled area I II I II III(0.5) III(4) III(8)

MC (%) 87.2 89.2 74.9 76.3 76.5 81.7 80.6Mn 5.192±0.083 a 2.452±0.056 b 56.560±0.385 a 54.416±0.452 a 76.834±0.200 a 54.812±0.200 c 65.206±0.374 bCo 2.768±0.136 a 0.978±0.035 b 1.444±0.295 a 0.507±0.036 b 1.550±0.212 a 1.428±0.125 a 1.364±0.111 aCu 4.352±0.033 a 3.582±0.169 b 10.852±0.273 a 9.283±0.195 b 9.356±00.160 b 9.116±0.182 b 11.340±0.220 aZn 4.150±0.403 b 5.927±0.161 a 54.052±2.503 a 35.141±0.173 b 22.034±0.023 b 21.201±0.374 b 28.408±0.245 aNi 2.524±0.215 a 1.189±0.047 b 4.000±0.126 a 2.709±0.069 b 3.196±0.094 b 3.004±0.133 b 4.822±0.179 a

Orange fruit pulp Ryegrass stems and leafs Clover stems and leafs

Data are means ± SE of five replications. Mean values with different letters in a single agricultural product category are significantly different according to Duncan’s multiple range test (P < 0.05 ). MC, moisture contnet; Numbers in parenthesis inticates the period in years in which wastewater irrigation was practiced in area III.

Page 19: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Γενικά Συμπεράσματα

•Οι κυριότερες φυσικοχημικές παράμετροι του εδάφους που μελετήθηκαν δεν επηρεάζονται από την μακροχρόνια άρδευση με επεξεργασμένο νερό, σε σύγκριση με τις αντίστοιχες τιμές στο μάρτυρα (αγροτεμάχια που δεν είχαν αρδευτεί προηγουμένως).

•Η συγκέντρωση βαρέων μετάλλων στο έδαφος (Zn, Ni, Mn, Co, Cu και Pd) δεν επηρεάζεται από την άρδευση με επεξεργασμένο νερό.

•Δεν παρατηρείται μετατόπιση και βιοσυσσώρευση βαρέων μετάλλων (Zn, Ni, Mn, Co, Cu και Pd) στους καρπούς εσπεριδοειδών και στα υπέργεια μέρη των κτηνοτροφικών φυτών όταν η άρδευση γίνεται με επεξεργασμένο νερό (Οι συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων είναι χαμηλότερες από τα μέγιστα επιτρεπτά όρια).

•Η περίπτωση της επαρχίας Λάρνακας πρέπει να θεωρηθεί ως ειδική μεμονωμένη περίπτωση, αφού η στεγανοποίηση του δικτύου συλλογής των αστικών λυμάτων αναμένεται να λύσει το πρόβλημα της υφαλμύρωσης των εδαφών οριστικά.

Page 20: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Βιολογική διέγερση ή επαγωγή ή έναυση (Priming)

Παράγοντες βιολογικής διέγερσης (Η2S, ΝΟ, Η2Ο2, PAs, μικροοργανισμοί, κ.α.)

Επαγωγή του αντιοξειδωτικού

και άλλων μηχανισμών

άμυνας

Αβιοτικές καταπονήσεις (αλατότητα, ξηρασία,

βαρέα μέταλλα, ακραίες θερμοκρασίες, ακτινοβολία UV, κ.α.)

Filippou et al. (2013), Plant Acclimation to Environmental Stress, Springer, 1-28

Presenter
Presentation Notes
Κ.α. Μικροοργανισμοί – 2013 -μηχανισμού
Page 21: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Χρήση του Η2S για την επαγωγή της ανθεκτικότητας φυτών φράουλας κατά την έκθεσή τους σε συνθήκες αβιοτικών καταπονήσεων

Εξέταση της υπόθεσης ότι η βιολογική διέγερση φυτών φράουλας (Fragaria x ananassa ποικ. Camarosa) με προ-μεταχείριση των ριζών τους με μικρές συγκεντρώσεις ΝaHS, μιας πρόδρομης ένωσης του Η2S, θα μπορούσε να προσδώσει αντοχή κατά την επικείμενη έκθεση των φυτών σε συνθήκες αβιοτικών καταπονήσεων αλατότητα (100 mmol L-1 NaCl) υπέρ-ωσμωτική καταπόνηση [10% (w/v) PEG-6000] έκθεση των φυτών σε υψηλές θερμοκρασίες (42 οC)

Μελέτη των κυριοτέρων μηχανισμών επαγωγής της ανθεκτικότητας των φυτών μέσω μιας σειράς από φυσιολογικές, βιοχημικές και μοριακές δοκιμές

Page 22: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Φυτικό υλικό

Fragaria x ananassa ποικ. ‘Camarosa’

Υλικά και μέθοδοι

Page 23: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Φυσιολογικές δοκιμές

I. Αγωγιμότητα των στομάτων (πορόμετρο ΔΤ-Porometer AP4)

II. Μεγίστη φωτοσυνθετική αποτελεσματικότητα (φθορισμόμετρο OS-30p)

III. Σχετική περιεκτικότητα των φύλλων σε νερό (Yamasaki and Dillemburg, 1999)

IV. Υδατικό δυναμικό των φύλλων (WP4-T Dewpoint Potential Meter)

V. Εκροή των ηλεκτρολυτών (Dionisio-Sese, 1998)

Page 24: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Βιοχημικές δοκιμές

I. Υπεροξείδωση μεμβρανικών λιπιδίων (μαλονδιαλδεΰδή; MDA) (Heath and Packer, 1968)

II. Συγκέντρωση Η2Ο2 (Loreto and Veliκova, 2001)

III. Συγκέντρωση ΝΟ (Zhou et al., 2005)

IV. Συγκέντρωση Η2S (Nashef et al., 1977)

V. Ασκορβικό (ASC), δεϋδροασκορβικό οξύ (DHA) και το οξειδοαναγωγικό δυναμικό του ασκορβικού οξέος (ASC redox state) (Foyer et al., 1983)

VI. Aνηγμένη (GSH) και οξειδωμένη γλουταθειόνη (GSSG) και το oξειδοαναγωγικό δυναμικό της γλουταθειόνης (GSH redox state) (Griffith, 1980)

Page 25: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Μοριακές δοκιμές (Σχετική έκφραση γονιδίων ενδιαφέροντος)

I. Αντιοξειδωτικά ένζυμα (cAPX, CAT, GR, Mn-SOD, MDHAR, DHAR)

II. Βιοσυνθετικά ένζυμα του ασκορβικού οξέος (GaIUR, GLDH, GDH, MIOX)

III. Βιοσυνθετικά ένζυμα της γλουταθειόνης (GCS, GS)

IV. Ένζυμα του υπερβολικά ευαίσθητου στην αλατότητα μονοπατιού μεταγωγής σήματος (SOS, Salt overly sensitive pathway) (SOS2-like, SOS3-like, SOS4)

V. Μεταγραφικός παράγοντας σχετικός με την αφυδάτωση (DREB)

VI. Υδατοπορίνη (PIP)

VII. Πρωτεΐνες θερμικής καταπόνησης (HSP70, HSP80, HSP90)

VIII. Ένζυμα βιοσύνθεσης ΝΟ (NR)και H2O2 (Mn-SOD)

Page 26: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου
Page 27: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Το H2S επάγει τη διασυστηματική αντοχή φυτών φράουλας σε συνθήκες υψηλής αλατότητας και υπέρ-ωσμωτικής καταπόνησης

H2S

H2S

Θρεπτικό διάλυμα

+100 mM NaCl

Θρεπτικό διάλυμα

Θρεπτικό διάλυμα

3 ημέρες προσαρμογή

Φυτά Υδροπονική καλλιέργεια Χρόνος Μεταχειρίσειςγλάστρας 0___ημέρες___7d

7η ημέρα 14η ημέρα 17η ημέρα 19η ημέρα 26η ημέρα

Μάρτυρας(αρνητικός μάρτυρας)

NaCl(θετικός μάρτυρας)

PEG(θετικός μάρτυρας)

H2S

H2S (0)→NaCl

H2S (0)→PEG

H2S (3)→NaCl

H2S (3)→PEG

H2O

H2O

H2O

+ 10% PEG-6000 (W/V)Θρεπτικό διάλυμαH2O

+100 mM NaCl

+ 10% PEG-6000 (W/V)

Θρεπτικό διάλυμα

+100 mM NaCl

+ 10% PEG-6000 (W/V)

Page 28: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Μάρτυρας (αρνητικός) H2S

NaCl (θετικός μάρτυρας) H2S(0)→NaCl

H2S(3)→NaCl H2S(0)→PEG H2S(3)→PEG PEG (θετικός μάρτυρας)

Page 29: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Αποτελέσματα

-5

-4

-3

-2

-1

0

Υδατ

ικό

δυνα

μικό

(M

pa)

c c

b

a

c c c

bc

(A)

0

20

40

60

80

100

120

Σχετ

ική

περι

εκτικ

ότητ

α σε

νερ

ό(%

)

Μεταχειρίσεις

bb

d d

a

bc

a

(B)

Page 30: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Μέγ

ιστη

φω

τοσυ

νθετ

ική

αποτ

ελεσ

ματι

κότη

τα(F

v/Fm

)

a a

c

d

aa a b

(A)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

Αγω

γιμό

τητα

τω

ν στ

ομάτ

ων

(cm

s-1

)

Μεταχειρίσεις

c

b

c

aa

c

b

b

(B)

Page 31: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0

10

20

30

40

50M

DA

(n

mo

l g

-1 F

W)

Μεταχειρίσεις

b

d

b

dc

dd

a

c

d

a

d dddd

Presenter
Presentation Notes
μπαρες
Page 32: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0

2

4

6

8

10

H 2O 2

(μm

ol g

-1 F

W)

b

d

bc

dc

d

c

a

dd

b

ddd

dd

(A)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

NO

(nm

ol g

-1 F

W)

Μεταχειρίσεις

c

e

d

e

d

e

d

a

ee

b

eeeee

(B)

Page 33: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0

30

60

90

120

150

180AS

C

(nm

ol g

-1 F

W)

d d d d d d d

(A)

c

d

bc

a b

d

a

d

c

0

30

60

90

120

150

DH

A (n

mol

g-1

FW

)

(B)

e e e e e

a

e

a

e

bc d

e e

cd

e

b

0

20

40

60

80

100

Οξε

ιδοα

ναγω

γικό

δυν

αμικ

ό το

υ AS

C (

%)

Μεταχειρίσεις

(Γ)

ab ab ab ab a ab ab ab ab

d bc abc cd

e e

ab

0

10

20

30

40

50

GSH

(n

mol

g-1

FW

)

ef f

ef f

ef f

cd de ef

a

ef ef

bc bcd

d

f

(Δ)

0

5

10

15

20

25

30

GSS

G

(nm

ol g

-1 F

W)

e e e e

b

e

a

e e

c

d

e e

d c

(E)

e

0

20

40

60

80

100

Οξε

ιδοα

ναγω

γικό

δυν

αμικ

ό τη

ς G

SH (

%)

Μεταχειρίσεις

a a a a

e d

a bc

a c

a c

b a

(ΣΤ)

a a

Page 34: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

>7.5

7.5

6.0

4.5

3.0

1.5

0

-1.5

-3.0

-4.5

-6.0

-7.5

<-7.5

Αντιοξειδωτικά ένζυμα

Αλλαγή στην έκφραση (φορές x)

cAPX

GRCAT

SOS3-like

SOS2-like

DREBSOS4

GCSGDH

Mn-SOD

0 d 7 d

GS

NR

Βιοσυνθετικά ένζυμα του ασκορβικού οξέος και της γλουταθειόνης

Ένζυμα του μονοπατιού SOS

Μεταγραφικός παράγοντας

Βιοσύνθετικο ένζυμο του ΝΟ

Presenter
Presentation Notes
Ενζυμο τόνος Τι αντιπροσωπεόυν οι διακεκομένες γραμμές
Page 35: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου
Page 36: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Το H2S επάγει την αντοχή των φυτών φράουλας σε συνθήκες θερμικής καταπόνησης

H2O

H2O

NaHS

NaHS

Θρεπτικό διάλυμα(23 oC)

Θρεπτικό διάλυμα(42 oC)

Θρεπτικό διάλυμα(23 oC)

Θρεπτικό διάλυμα(42 oC)

Θρεπτικό διάλυμα

Θρεπτικό διάλυμα

Φυτά Υδροπονική καλλιέργεια Χρόνος Μεταχειρίσειςγλάστρας 0__1______4_______8h

7η ημέρα 14η ημέρα 16η ημέρα 16η ημέρα

Μάρτυρας(αρνητικός μάρτυρας )

Heat(θετικός μάρτυρας )

H2S

H2S→Heat

H2O

H2O

H2O

Presenter
Presentation Notes
ΣΥΝΟΛΙΚΆ ΕΙΧΑΜΕ 4 ΜΕΤΑΧΕΙΡΙΣΕΙΣ
Page 37: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

A B Γ Δ

Μάρτυρας (αρνητικός μάρτυρας)

Heat (Θετικός μάρτυρας)

H2S H2S→Heat

Page 38: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Αποτελέσματα

Μάρτυρας S2H Heat

Heat

→S2H

0.00

0.750.76

0.78

0.80

0.82

0.84

Μεταχειρίσεις

Μέγ

ιστη

φω

τοσυ

νθετ

ική

αποτ

ελεσ

ματι

κότη

τα (F

v/F m

) a a

b

c

Page 39: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

1 4 8

MDA

/M

DAκα

τά τη

ν έν

αρξη

τω

ν με

ταχε

ιρίσ

εων

(0 h

)

Περίοδος έκθεσης στους 42 οC (h)

Μάρτυρας

H₂S

Heat

H₂S→Heat

aa

a

ababab

b

b

b

b

b

b

Presenter
Presentation Notes
ΌΧΙ ΣΥΜΠΙΕΣΜΕΝΟ
Page 40: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

H2O

2/

H2O

2κα

τά τη

ν έν

αρξη

τω

ν με

ταχε

ιρίσ

εων

(0 h

)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

1 4 8

NO

/ N

O κ

ατά

την

έναρ

ξη

των

μετα

χειρ

ίσεω

ν (0

h)

Περίοδος έκθεσης στους 42 οC (h)

ΜάρτυραςH₂SHeat H₂S→Heat

(B)

(A)a

a

a

abab

bc

bc

ab

bc

bc

bc

bc

cd

aab

abc

d

bcdcd

cd

cd

d

cdcd

Page 41: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

ASC

(μm

ol g

-1FW

)

ΜάρτυραςH2SHeatH2S→Heat

0.00

0.03

0.06

0.09

0.12

DHA

(μm

ol g

-1FW

)

50

60

70

80

90

100

0 1 4 8Οξειδ

οανα

γωγι

κό δ

υναμ

ικό

του

ASC

(%

)

Περίοδος έκθεσης στους 42 οC (h)

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

GSH

(μm

ol g

-1Fw

)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

GSSG

(μm

ol g

-1Fw

)

50

60

70

80

90

100

0 1 4 8

Οξειδ

οανα

γωγι

κό δ

υναμ

ικό

της

GSH

(%)

Περίοδος έκθεσης στους 42 οC (h)

(ΣΤ)

(E)

(Δ)

(Γ)

(B)

(A)

aa a

ab

a

ab

a

b bb

bc

a

aba

a

c

aa

aa

a a

ab ab

abcabc

ab

ab

bc

ab

abc

c

a

abbc

bc

c

cd cdd

dd

cd

d

dd

cd

d

a

abab

bc

cdcd

d d

dd

d

d

cd cdbc

bc

aa

b bb

b

b b

bb

b b

b

b b

b

aab

ab abbc

c

cc

c

c

cabc

c

c

cc

Page 42: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

>7.5

7.5

6.0

4.5

3.0

1.5

0

-1.5

-3.0

-4.5

-6.0

-7.5

<-7.5

Αντιοξειδωτικά ενζυμα

Αλλαγή στην έκφραση (x φορές )

cAPX

GRCAT

HSP80

HSP70

DREB

HSP90

GCSGDH

Mn-SOD

0 h 1 h

GS

NR

Βιοσυνθετικά ενζυμα του ασκορβικού οξέος και της γλουταθειόνης

HSPs

Μεταγραφικός παράγοντας

Βιοσύνθετικο ενζυμο του ΝΟ

PIPΥδατοπορίνη

4 h 8 h

Presenter
Presentation Notes
ΚΑΙ ΤΗΝ ΝΙΤΡΙΚΉ ΑΝΑΓΩΓΆΣΗ Η ΟΠΟΙΑ ΕΜΠΛΕΚΕΤΑΙ ΣΤΗ ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗ ΤΟΥ ΝΟ
Page 43: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου
Page 44: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Γενικά Συμπεράσματα Το Η2S έχει τη δυνατότητα, μέσω της βιολογικής διέγερσης, να επάγουν την

διασυστηματική αντοχή των φυτών κατά την έκθεσή τους σε διάφορα δυσμενή περιβαλλοντικά ερεθίσματα

Η οξειδοαναγωγική ομοιόσταση φαίνεται να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη μεταγωγή σήματος και τη μεταγραφική ρύθμιση για την επαγωγή των αμυντικών μηχανισμών των φυτών φράουλας έναντι των υπό μελέτη αβιοτικών καταπονήσεων

Το Η2S διατήρησε τη γονιδιακή έκφραση των ενζύμων που εμπλέκονται στο ευαίσθητο στην αλατότητα μονοπάτι μεταγωγής σήματος (SOS), καθώς επίσης και του μεταγραφικού παράγοντα σχετικού με την αφυδάτωση (DREB) σε επίπεδα όμοια με αυτά των φυτών που δεν καταπονούνταν (αρνητικός μάρτυρας), σε αντίθεση με τη γενική καταστολή στην γονιδιακή έκφραση αυτών των γονιδίων στα φυτά που εκτίθονταν σε συνθήκες αλατότητας και υπέρ-ωσμωτικής καταπόνησης χωρίς προ-μεταχείριση

Η επαγωγή της γονιδιακής έκφρασης των πρωτεϊνών θερμικής καταπόνησης HSP70, HSP80 και HSP90 καθώς και της υδατοπορίνης (PIP), ως αποτέλεσμα της προ-μεταχείρισης με NaHS, φαίνεται να είναι καθοριστικής σημασίας για την θερμοανθεκτικότητα που παρουσίασαν τα προ-μεταχειρισμένα με NaHS φυτά

Page 45: Παρουσίαση του Δρ Αναστάση Χρίστου

Ευχαριστώ για την προσοχή σας

Στοιχεία επικοινωνίας Anastasis Christou, MSc

Agricultural Research Officer Water Use/ Irrigation

Agricultural Research Institute P.O. Box 22016,

1516 Lefkosia, Cyprus Tel.: +357-22403113 Fax.: +357-22316770

Email: [email protected]