Výzkumná zpráva pro Lesy České republiky

Transkript

1 Výzkumná zpráv pro Lesy České repuliky Hodnoení vývoje zdrvotního stvu vyrnýh stnovišť v Krušnohoří Etp II - doplněk: ) Loklize stnovišť ) Anlýz mikroskopikýh mrkerů z jrního oděru, srovnání s předhozími dty z roku - Etp III. ) Anlýz histohemikýh mrkerů z podzimu jrního oděru, srovnání s dty z roku 998 Etp II III. 4) Biohemiká nlýz oshu fotosyntetikýh pigmentů z roku - Etp II. Kolektiv utorů: Alrehtová J., Lhotáková Z., Polák T., Stejsklová A., Brtáková D. Hlvní řešitel: Řešitelský kolektiv: Proviště: RNDr. Alrehtová Jn, e-mil: lreht@ntur.uni.z Mgr. Tomáš Polák (přípdný zástupe hlvního řešitele, e-mil: khn@ntur.uni.z) Zuzn Lhotáková Mgr. Alen Stejsklová Mgr. Drhomír Brtáková Ktedr fyziologie rostlin, Přírodovědeká fkult Univerzity Krlovy (PřF UK), Viničná 5, Prh, 8 44; V Prze, dne..

2 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. Výzkumná zpráv pro Lesy České repuliky - Hodnoení vývoje zdrvotního stvu vyrnýh stnovišť v Krušnohoří od roku 998 Etp II - doplněk: OBSAH: ) LOKALIZACE STANOVIŠŤ... ) ANALÝZA MIKROSKOPICKÝCH MARKERŮ Z JARNÍHO ODBĚRU, SROVNÁNÍ S PŘEDCHOZÍMI DATY Z ROKU - ETAPA III.... ) ANALÝZA MIKROSKOPICKÝCH MARKERŮ Z JARNÍHO ODBĚRU, SROVNÁNÍ S PŘEDCHOZÍMI DATY Z ROKU - ETAPA III....4 METODIKA...4 Metodik oděru...4 Metodik příprvy preprátů...4 Metodik semikvntittivního hodnoení mikroskopikýh mrkerů...5 Sttistiké hodnoení...5 VÝSLEDKY...6 Antomiká stv jehli smrku ztepilého...6 Mikroskopiké mrkery poškození...6 ZÁVĚRY:...9 ) ANALÝZA HISTOCHEMICKÝCH MARKERŮ Z PODZIMU A JARNÍHO ODBĚRU... METODIKA... Systém oděru zhotovení preprátů... Histohemiké deteke... Kondenzovné tniny... Lignin... Lipidiké látky... Izoprenoidy... Semikvntittivní hodnoení... Sttistiké hodnoení... VÝSLEDKY... Loklize fenolikýh látek v jehliíh... Hodnoení v závislosti n stupni poškození, stáří jehlie stnovišti... 4) BIOCHEMICKÁ ANALÝZA OBSAHU FOTOSYNTETICKÝCH PIGMENTŮ Z ROKU - ETAPA II....5 METODIKA...5 Metodik oděru...5 Metodik deteke fotosyntetikýh pigmentů...5 Sttistiké zprování dt...5 VÝSLEDKY...6 Rok... 6 Celkový průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů n stnovištíh... 6 Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů n stnovištíh v nejmldšíh třeh ročnííh jehli... 8 Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů n vyrnýh stnovištíh v nejmldšíh šesti ročnííh jehli... 5) BIOCHEMICKÁ ANALÝZA OBSAHU FOTOSYNTETICKÝCH PIGMENTŮ: POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ Z LET ETAPA III.... METODIKA... VÝSLEDKY... POUŽITÁ LITERATURA...5

3 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. ) Loklize stnovišť Výzkum yl proveden n pěti sledovnýh stnovištíh Krušnýh hor (viz předhozí zprávy), které zejmén v 8. leteh vykzovly vysokou zátěž silný grdient tmosférikého znečištění, jež se zvyšovlo ve směru od zápdu n výhod. Stnoviště, jsou umístěn v zápdním Krušnohoří nedleko Přeuzi, v doě největšíh smogovýh epizod ylo jejih ovlivnění tmosférikým znečištěním mnohem nižší než-li u stnovišť 4 5 z entrálního Krušnohoří (or. ), zejmén díky výhodnému směru převládjííh větrů. Stnoviště leží v olsti postihnuté v roe 999 msivním žloutnutím jehli; stnoviště je mimo tuto olst. Stnoviště 4 5 se nházejí v entrálním Krušnohoří (stnoviště 4 u Černého potok - Přísečnie stnoviště 5 u Kovářské), které ylo výrzně ovlivněno tmosférikými polutnty. Všehn stnoviště ( x m) jsou umístěn v homogenním minimálně 6-letém smrkovém porostu proíhá n nih výzkum již od roku 998 (viz T. ). T. Popis stnovišť v Krušnýh horáh, lízká oe, ndmořská výšk, přesná poloh zjištěná pomoí přístroje GPS. Oznčení stnoviště () (4) (4) 4 (5) 5 (9) Loklit Přeuz Přeuz Přeuz Přísečnie Kovářská Ndmořská výšk 9,6 96,5 96,5 79,9 77,8 (m n.m.) Poloh 5 5 S, 5 4 S, 5 9 S, S, S, 4 48 V 8 6 V 8 9 V 7 V 54 V Or. - Loklize studovnýh stnovišť n mpě Krušnýh hor, 4 5

4 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 4 ) Anlýz mikroskopikýh mrkerů z jrního oděru, srovnání s předhozími dty z roku - Etp III. Vyprovli: Alrehtová, Brtáková, ve spoluprái s prof. Rokem (University of New Hmpshire, USA) METODIKA Metodik oděru N kždém z pěti stnovišť ylo v roe 998 vyráno pět reprezenttivníh stromů. Z nih yl systemtiky oderán slunná větev z produkční části koruny (- m nd zemí) pomoí oděrovýh kleští. Vzorky jehli pro nlýzy yly oderány n počátku vegetční sezóny, to mezi 6. květnem. červnem. Zprovány yly první třetí ročníky jehli, které dle předhozíh studií vykzují výrznější rozdíl v strukturálníh prmetreh. Metodik příprvy preprátů Vzorky pro ntomikou nlýzu yly odeírány ihned po oděru větve fixovány v 7% FAA (Johnsen 94, Něme kol. 96). Odeírány yly střední části jehli. Shém oděru vzorků jehli je uvedeno v or.. Or. : Shém oděru jehli pro ntomiké řezy Strom Výhon Zvětšení Jehlie Příčný řez jehlií 4 m 5 mm,5 mm,5 mm Po oděru yly vzorky minut vystveny podtlku, y ylo zjištěno prosyení pletiv fixáží. Po dvou dneh yl FAA vyměněn z 7% roztok etnolu, ve kterém vzorky zůstávly ž do zprování. Vzorky yly postupně dehydrtovány v etnolovo-utnolové řdě, s hloroformovým mezikrokem (:, v:v, % utnol:

5 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 5 hloroform) před konečným roztokem řdy (% utnolu) převedeny do prfínu. Vzorky jehli yly řezány n rotčním mikrotomu n příčné řezy tenké 4 µm. Řezy yly rveny sfrninem světlou zelení (neo fst green) (Johnsen 94). Celkem ylo hodnoeno 7 řezů jehliemi. Metodik semikvntittivního hodnoení mikroskopikýh mrkerů Bylo hodnoeno několik mrkerů stvu mezofylovýh uněk: ) poškození hloroplstů jejih integrit (or. A) výskyt plzmolýz mezofylovýh uněk, ) hromdění fenolikýh látek ve vkuole (or. B), 4) výskyt pruhovnosti protoplstu, 5) výskyt kménkovitýh látek výskyt krystlů šťvelnu vápentého. Těmto hrkteristikám yly přiřzeny semikvntittivní hodnoty (SH) stupnie od do. = žádný výskyt, odpovídá nejlepšímu stvu, kdy sledovné hrkteristik neyl vůe přítomn. = málo, = středně, = hodně. Řezu yl přiřzen tková SH, která odpovídl stvu ndpolovičního počtu uněk, tj. yl hrkteristiká pro víe jk 5% mezofylovýh uněk. Or. - Semikvntittivní hodnoty (SH) stupnie uněčnýh změn mezofylu. A) Postupné poškození hloroplstů (vlevo) ž jejih dezintegre (vprvo). B) Akumule fenolikýh látek v entrální vkuole. Fenoliké látky tmvočerveně ž filově. A) Poškození hloroplstů SH= SH= SH= SH= B) Akumule fenolikýh látek ve vkuole Sttistiké hodnoení SH= SH= SH= SH= Korele mezi mrkery yl hodnoen s použitím Spermnov pořdového koefiientu. Loglineární modely yly použity pro hodnoení význmnosti rozdílů SH semikvntittivníh prmetrů, které nývly diskrétní hodnoty. Význmnost všeh testů yl ověřován n hldině α=.5. Sttistiké hodnoení ylo provedeno s pomoí progrmu NCSS 6..

6 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 6 VÝSLEDKY Antomiká stv jehli smrku ztepilého Smrk ztepilý je jehličnn s xeromorfními jednožilnými listy. Antomiká struktur zdrvé poškozené jehlie smrku ztepilého je uveden v or. 4. Povrh jehlie je tvořen pokožkou epidermis, složenou z tlustostěnnýh uněk se silnou vrstvou kutikuly. Nedílnou součástí epidermis jsou znořené průduhy. Průduhy (stomt) umožňují výměnu plynů nházejí se n elém povrhu listu v rovnoěžnýh, podélnýh řdáh. Pod epidermis se nhází spodní pokožk - hypodermis. Hypodermis je tvořen vrstvou sklerifikovnýh uněk se silnou uněčnou stěnou je mehnikou výztuží jehli. Tto vrstv uněk je přerušen pouze v místeh, kde proházejí vertikální řdy průduhů. Někdy epidermis hypodermis ývjí souhrnně oznčovány jko dermální pletiv. Prostor mezi kryími pletivy středovým évním svzkem vyplňuje fotosyntetiké pletivo mezofyl, který je tvořen uňkmi prenhymtiké povhy s velkým množstvím hloroplstů uloženýh v nástěnné ytoplzmě ovykle s jednou entrální vkuolou. Jednotlivé uňky mezofylu jsou uspořádány pprsčitě kolem évního svzku. V listovém mezofylu lze čsto pozorovt - pryskyřičné knálky. Hlvní funke mezofylu spočívá v relizi pohodů fotosyntézy. Strukturální stv mezofylovýh uněk podmiňuje funkčnost jehli. Střed jehlie vyplňuje střední vále s jedním évním svzkem. Cévní svzek oshuje ve středu vodivá pletiv dřevní (xylém) lýkovou (floém) část. Xylém se nhází n svrhní strně listu, floém n spodní strně listu. Cévní svzek spolu s vodivými pletivy je oklopen pohvou, tzv. endodermis. V uněčné stěně endodermálníh uněk jsou čsto popisovány Cspryho proužky lignifikovná uněčná stěn. Mikroskopiké mrkery poškození Pruhovnost protoplstu se téměř nevyskytovl, proto o ní dále neudeme hovořit ni uvžovt. Korelční nlýz prokázl, že většin ze šesti sledovnýh prmetrů spolu koreluje vyskytuje se tedy čsto společně čsto se součsně prohluuje negtivní změn. Konkrétně, hromdění fenolikýh látek sttistiky průkzně koreluje s postupem plzmolýzy výskytem kpénkovýh látek (suelulárníh inkluzí). Výskyt suelulárníh inkluzí koreluje s výskytem plzmolýz výskyt krystlů šťvelnu vápentého korelovl s výskytem suelulárníh inkluzí. S výjimkou výskytu krystlů šťvelnů vápentého, v roe měly všehny dlší sledovné prmetry nejnižší výskyt n stnovišti (), viz grf. Stejný trend ylo možno pozorovt v roe, všk v roe došlo ještě ke zlepšení sledovnýh prmetrů oproti osttním stnovištím. Jehlie oderné n tomto stnovišti se jevily jednoznčně jko velmi zdrvé. Ve srovnání s řezy z předhozíh let (99, 996, 998) to yly dosud nejzdrvější námi pozorovné jehlie. Poškození hloroplstů se v tomto roe n rozdíl od let předhozíh vpodsttě vůe nevyskytovlo. Tktéž došlo ke zmenšení výskytu plzmolýz protoplstu mezofylovýh uněk oproti jehliím odernýh v roe. Výskyt fenolikýh látek zůstl víeméně nezměněn. Bylo možno pozorovt mírný trend zvýšení výskytu suelulárníh inkluzí dle histohemikýh detekí povhy lipidiké terpenikýh (pryskyřičnýh kyselin), viz or. 5. Hromdění látek lipidiké povhy je známo v důsledku poškození stresovými fktory ylo pozorováno mnoh utory. Hromdění látek terpenikýh může přispívt ke zvýšení odolnosti stromů vůči npdení przity.

7 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 7 ZDRAVÁ JEHLICE POŠKOZENÁ JEHLICE průduh epidermis hypodermis střední vále s vodivými pletivy mezofylové uňky meziuněčné prostory Or. 4 - Příčný řez středovou částí zdrvé poškozené jehlie smrku ztepilého. (nhoře). Jednotlivá pletiv tvoříí jehlii jsou popsán v orázku. Některé negtivní změny mezofylovýh uněk (dole): poškození hloroplstů, výskyt plzmolýz uněk, hromdění fenolikýh látek. Ve víe detilu viz or. 4. Úsečk odpovídá um. ZDRAVÁ POŠKOZENÁ A B C D hloroplsty jádro Plzmolýz kumule (odtržení fenolikýh protoplstu od látek ve vkuole uněčné stěny) (tmvě filové zrvení)

8 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 8 Grf - Průměrné hodnoty semikvntittivníh hodnot (-) sledovnýh prmetrů poškození mezofylovýh uněk n řezeh jehliemi smrku ztepilého. Porovnání roku. NAC ročník jehli. Vertikální úsečky oznčují směrodtné odhylky,v roe n=8, v roe n=7. hromdění fenolikýh látek semikvntittivní hodnoení NAC poškození hloroplstů semikvntittivní hodnoení postup plzmolýz mezofylovýh uněk semikvntittivní hodnoení NAC výskyt suelulárníh inkluzí semikvntittivní hodnoení NAC

9 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 9 Or. 5 - Výskyt kpénkovitýh látek (suelulárníh inkluzí) v mezofylovýh uňkáh. A) čsto se vyskytuje jedn kpénk v lízkosti jádr. B) hodně kpének C) histohemiká deteke lipidikýh látek červené kpénky, viz kp.. D) histohemiká deteke terpenů modře monoterpeny, filově pryskyřičné kyseliny, viz kp.. A C D B Množství krystlů šťvelnu vápentého ylo sttistiky odlišné n jednotlivýh stnovištíh v Krušnýh horáh nejevilo souvislost s poškozením. Zdá se, že souvislost je tře hledt v průěhu vápnění jednotlivýh studijníh ploh. Npříkld stnoviště () ylo vápněno v roe v jehliíh ylo zjištěno velké množství krystlů nezávisle n ročníku jehli či poškození. Jehlie ze stnoviště 5 (9) téměř neoshovly krystly šťvelnu vápentého v roe, ztímo v roe no poté, o ploh yl vápněn v mezidoí (T. ). T. - Přehled vápnění sledovnýh ploh (dt dodán LČR). Minimální hmotnost v suhém mteriálu: MgCO: 6.5%; MgO: 7.4%; Mg: %; CCO + MgCO: 8% (t/h) 99 (,t/h)?? (,5t/h) (t/h) (t/h) (t/h) (t/h) ZÁVĚRY: N zákldě detilního hodnoení ntomikýh řezů jehliemi smrku ztepilého je možno uzvřít, že: Jehlie ze stnoviště () jsou ve výorném fyziologikém strukturálním stvu došlo zde ke zlepšení jejih stvu oproti roku. Dohází k postupnému zlepšování strukturálního fyziologikého stvu jehli n jednotlivýh stnovištíh. Výskyt krystlů šťvelnu vápentého se jeví závislý n stnovišti předhozím vápnění.

10 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. ) Anlýz histohemikýh mrkerů z podzimu jrního oděru Vyprovly: Stejsklová, Polák, Alrehtová METODIKA Systém oděru zhotovení preprátů Jehlie prvního třetího ročníku smrku ztepilého yly řezány n ručním mikrotomu. Z kždého stnoviště yly vyrány vždy dv stromy ptříí do odlišné ktegorie poškození stromů zložené n různé defolii koruny těhto stromů (stupeň poškození (SP; určován podle Muller et l. 99) roven jedné pro defolii koruny 5% stupeň poškození roven dvěm pro defolii koruny 5%.). Tloušťk řezů yl přiližně 5 µm. N pěti ručníh příčnýh řezeh ze tří jehli jednoho vzorku vždy pro kždou deteki yl prováděn oený důkz fenolikýh látek, rozpustnýh tninů, ligninu, lipidů. Histohemiké deteke Fenoliké látky Histohemiký průkz fenolikýh látek yl prováděn pomoí nsyeného roztoku Fst Blue BB (Slt) v destilovné vodě (O Brien MCully 98). Pletiv oshujíí fenoliké látky se rvil hnědočerveně. Kondenzovné tniny Pro zjišťování loklize kondenzovnýh tninů yl použit vnilinový test (Grdner 975). Jednlo se o nsyený roztok vnilinu v 96% etnolu, který se smíhl se stejným ojemem 5% H SO 4. Po 5 minutáh rvení yly řezy montovány do okyseleného glyerolu. Výsledkem reke ylo červené zrvení kondenzovnýh tninů. Z důvodu zjištěné nestálosti revné reke yly tyto řezy hodnoeny ihned po provedení revné deteke. Lignin Přítomnost ligninu v pletiveh jehli yl zjišťován florogluinol-hcl testem (Něme 96). Detekčním činidlem yl roztok % HCl, kde florogluinol tvořil jedno hmotnostní proento. Ay se předešlo ztrátě zrvení, řezy yly po 5 minutáh rvení montovány do okyseleného glyerolu. Pletiv oshujíí lignin yl zrven purpurově ž filově. Lipidiké látky K deteki lipidikýh látek yl použit sudnová červeň (Brundrett et l. 99), rozpuštěná při 9 C v PEG 4 n konečný jednoproentní hmotnostní osh. Lipofilní částie yly v řezeh zrveny červeně. Izoprenoidy Brvení NADI (Dvid et l. 964) slouží k loklizi jednotlivýh skupin izoprenoidů. Tto deteke yl pouze testován (viz or. 5 v kp. ). Těsně před rvením se smíhá,5 ml jednoproentního roztoku α-nftolu ve 4 % etnolu s,5 ml jednoproentního roztoku hlorhydrátu dimetyl-prfenylen-diminu 49 ml,5 M fosfátového pufru o ph 7,. Zmržené řezy se umisťují n,5 h do této směsi poté jsou montovány do čistého 75 % glyerolu.

11 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. Semikvntittivní hodnoení Výsledky histohemikýh rekí yly hodnoeny n zákldě semikvntittivní stupnie (T. ) v kryíh pletiveh, v uněčnýh stěnáh mezofylovýh uněk endodermis, dále v ytoplzmě mezofylovýh uněk endodermis ve středním váli. Intenzit revné reke neyl hodnoen, odhdem se hodnotil ploh s pozitivní rekí. Stupeň revné Deteke Odhd plohy s pozitivní rekí žádná ( %) mlá ( 5%) střední (6 5%) velká (5 %) T. Semikvntittivní stupnie hodnoení výsledků histohemikýh detekí v jehliíh odernýh v Krušnýh horáh Sttistiké hodnoení Dt yl vyhodnoen pomoí sttistikého progrmu NCSS 6.., hldin význmnosti všeh testů yl α =,5. výsledky získné semikvntittivním hodnoením yly hodnoeny loglineárními modely, viz kp.. VÝSLEDKY Loklize fenolikýh látek v jehliíh Loklize studovnýh látek ez ohledu n intenzitu zrvené reke v jednotlivýh částeh jehlie smrku ztepilého zjištěná pomoí histohemikýh detekí je uveden v T. 4. Fenoliké látky kondenzovné tniny yly pozorovány v ytoplzmě kryíh pletiv (epidermis hypodermis) dále v uněčnýh stěnáh ytoplzmě mezofylovýh uněk, endodermis středního vále jehlie smrku ztepilého. Hlvní složku fenolikýh látek v jehliíh tvořily kondenzovné tniny, jk je ptrné při porovnání deteke fenolikýh látek kondenzovnýh tninů (or. 6). Lignin yl pozorován v uněčnýh stěnáh téměř všeh uněk jednotlivýh pletiv jehlie (epidermis hypodermis, mezofylové uňky, endodermis, xylém, sklereidy). Ve středním váli jehlie neyly lignifikovné uněčné stěny proteinovýh sítkovýh uněk (or. 6). Lipidiké látky yly v jehliíh pozorovány ve vrstvě epikutikulárního vosku. Ve formě lipidikýh kpének se vyskytovly v ytoplzmě epidermis, hypodermis, mezofylovýh uněk endodermis. Ve středním váli yly lipidiké látky loklizovány hlvně v ytoplzmě prenhymtikýh uněk (or. 6).

12 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. T. 4 Loklize jednotlivýh studovnýh látek ve studovnýh částeh jehlie smrku zjištěná pomoí konkrétní histohemiké deteke. Pletiv / studovné látky lignin kondenzovné lipidiké fenoliké látky tniny látky Deteke Florogluinol Vnilin Fst Blue BB Slt Sudn 7B Kutikul no ne ne Ano Buněčné stěny kryíh pletiv no ne ne Ne Cytoplzm kryíh pletiv no no no Ano Buněčné stěny mezofylovýh uněk no no no Ne Cytoplzm mezofylovýh uněk ne no no no Buněčné stěny endodermis Ano no no ne Cytoplzm endodermis Ne no no no Buněčné stěny středního vále no no no ne Cytoplzm středního vále ne no no no Or. 6 - Loklize sledovnýh látek v jednotlivýh částeh jehli smrku ztepilého. Dermální pletiv Mezofylové uňky Endodermis Střední vále Kondenzovné tniny Vnilin M=4x Lignin Florogluin ol M=4x Fenoliké látky Fst Blue BB Slt M=4x Lipidiké látky Sudn 7B M=4x

13 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. Hodnoení v závislosti n stupni poškození, stáří jehlie stnovišti Zhodnoení histohemikýh rekí pro deteki fenolikýh látek, kondenzovnýh tninů ligninu neprokázlo žádné rozdíly v loklizi těhto látek v žádném z hodnoenýh pletiv. Rozdíl v loklizi ligninu v uněčnýh stěnáh mezofylovýh uněk yl pozorován pouze při hodnoení v roe 998 (Soukupová et l. ), le již ne v roe (Stejsklová ). Loklize těhto látek neyl ovlivněn stářím jehlie, stupněm poškození stromu ni rozdílnou loklitou. Rozdíl yl nlezen pouze v kumuli lipidikýh látek v mezofylovýh uňkáh jehli v roe, kdy se množství lipidikýh látek lišilo n jednotlivýh stnovištíh, přičemž úplně nejméně lipidikýh látek oshovly jehlie ze stnoviště (), viz grf, t. 5. V roe neyl zjištěn žádný sttistiký rozdíl ve výskytu lipidikýh látek v jehliíh v žádném ze sledovnýh pletiv, tedy množství lipidikýh látek neylo ovlivněno stupněm poškození stromu ni stnovištěm (t. 5). ZÁVĚRY N zákldě detilního hodnoení histohemikýh detekí n řezeh jehliemi smrku ztepilého je možno uzvřít, že: Neyl nlezen rozdíl v loklizi sledovnýh látek (fenolikýh látek, ligninu, kondenzovnýh tninů) zjištěné pomoí histohemiké deteke mezi rokem. Intenzit rekí neyl studován. Jediný rozdíl yl nlezen v loklizi lipidikýh látek, kdy mezofylové uňky jehli ze stnoviště () oshovly méně lipidikýh kpének než jehlie z osttníh stnovišť. To opět ukzuje n nejlepší fyziologiký stv jehli n tomto stnovišti. Grf - Průměrné zstoupení lipidikýh látek v jednotlivýh pletiveh jehlie smrku ztepilého. SP stupeň poškození. Použito semikvntittivní hodnoení (viz t. ); vertikální úsečky odpovídjí směrodtné odhyle. Lipidiké látky (kryí pletiv) Lipidiké látky (mezofyl) Semikvntittivní hodnoení SP SP SP SP Semikvntittivní hodnoení SP SP SP SP Stnoviště Stnoviště Lipidiké látky (endodermis) Lipidiké látky (střední vále) Semikvntittivní hodnoení SP SP SP SP Semikvntittivní hodnoení SP SP SP SP Stnoviště Stnoviště

14 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 4 T.5 - Dosžené hldiny testu vlivu stupně poškození stnoviště n osh lipidikýh látek zstoupení šťvelnu vápentého v jednotlivýh pletiveh jehli n podzim n jře. Vliv fktoru je sttistiky průkzný pro dosženou hldinu testu nižší než,5. hodnoeno loglineárními modely. Kryí pletiv Mezofyl Endodermis Střední vále Vliv fktoru Dosžená hldin testu Podzim Jro Stupeň poškození,, Stnoviště,, Stupeň poškození,8859,456 Stnoviště,9894, Stupeň poškození,96, Stnoviště,, Stupeň poškození,869, Stnoviště,989,

15 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 5 4) Biohemiká nlýz oshu fotosyntetikýh pigmentů z roku - Etp II. Vyprovli: Lhotáková, Polák, Stejsklová, Alrehtová METODIKA Metodik oděru Vzorky jehli pro iohemiké nlýzy oshu fotosyntetikýh pigmentů yly oderány n počátku vegetční sezóny, to mezi 6. květnem. červnem n pěti dlouhodoě sledovnýh stnovištíh v zápdníh středníh Krušnýh horáh (viz T. ). Byl stnoven osh fotosyntetikýh pigmentů (hlorofylu, hlorofylu elkovýh krotenoidů) vždy pro nejmldší ročníky jehli z pěti reprezenttivníh stromů n kždém stnovišti. Vzhledem k tomu, že se jednlo o počátek vegetční sezóny, kdy ještě neyl ukončen vývoj jehli ročníku, který yl formován v tomto roe, jko ročník yly oderány nejmldší, plně vyvinuté jehlie, tj. jehlie formovné v roe. To znmená, že. ročník jehli v roe odpovídá. ročníku jehli v roe. U stnovišť,, 4 yl osh fotosyntetikýh pigmentů zjišťován ž u 6 nejmldšíh ročníků jehli. Opět. ročník jehli v přípdě jehli odernýh v roe se vzthuje k nejmldšímu ročníku plně vyvinutýh jehli, tj. jehli formovnýh n jře roku. Metodik deteke fotosyntetikýh pigmentů Konentre hlorofylu elkového množství krotenoidů yly zjišťovány spektrofotometriky extrkí v dimethylmidu kyseliny mrvenčí (DMF; Porr et l. 989, Wellurn 994). Hodnoty sorne yly změnřeny spektrofotometrem Unim Helios α. při vlnovýh délkáh 48, 647, nm. Výpočet konentre fotosyntetikýh pigmentů yl prováděn podle rovni Lihtenthler (Box ; 987) oderné prlelní vzorky sloužily ke stnovení suhé hmotnosti, podíl suhé čerstvé hmotnosti yl součástí výpočtů konentre fotosyntetikýh pigmentů. Box - Rovnie výpočtu konentre hlorofylů dle Lihtenthler (987). Ch = hlorofyl ; Ch = hlorofyl ; (x + ) = elková konentre krotenoidů xntofylů. Ch =,65 * A 664,69 * A 647 (µg/ml) Ch =,8 * A 647 4,5 * A 664 (µg/ml) (x + ) = ( * A 48,89 C 5, * C ) / 45 (µg/ml) Sttistiké zprování dt Dt yl vyhodnoen pomoí sttistikého progrmu NCSS 6.., hldin význmnosti všeh testů yl α =,5. Hodnoty získné z iohemikýh nlýz yly hodnoeny pomoí jednorozměrné nlýzy rozptylu. V přípdě normálního rozdělení dt shody rozptylů yl použit regulérní test nlýzy rozptylu jko mnohonásoný srovnáví test Tukey-Krmer test. V opčném přípdě yl použit Kruskl-Wllis Z test. Pro zjištění vlivu víe fktorů yl použit nlýz vrine.

16 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 6 VÝSLEDKY Rok Celkový průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů n stnovištíh Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů je uveden v grfu,. Průměrný osh hlorofylu +, hlorofylu hlorofylu (grf ) yl sie nejnižší u stnoviště ze zápdního Krušnohoří, všk neyly nlezeny žádné sttistiky význmné rozdíly v oshu fotosyntetikýh pigmentů v jehliíh studovnýh stromů. To znmená, že můžeme uzvřít, že osh fotosyntetikýh pigmentů v jehliíh je víeméně stejný n všeh stnovištíh pohyuje se ve fyziologikém rozmezí indikujíím dorý fyziologiký stv stromů. Vzhledem k hodnotám oshu fotosyntetikýh pigmentů zjištěnýh pomoí spektrálníh nlýz v jehliíh odernýh v leteh (or. v Rok, Zpráv pro Lesy České repuliky) je možno uzvřít, že od počátku 9. let minulého století došlo k průěžnému zlepšování zdrvotního stvu stromů. Je známo, že oshy hlorofylů i krotenoidů v jehliíh jehličntýh stromů ( rostlin oeně) vykzují zřetelnou roční dynmiku s mximem v létě, ož odpovídá vegetční sezóně, kdy fyziologiké metoliké proesy jsou velmi intenzivní, dohází k udování iomsy, vázání vzdušného CO do orgnikýh sloučenin, v přípdě stromů převážně do dřev - do elulózy, ligninu. Minimální osh hlorofylů i krotenoidů v jehliíh jehličntýh stromů v průěhu roční dynmiky je v zimníh měsííh, kdy vegetční sezón je ukončen stromy se nházejí v klidovém odoí tzv. odoí dormne. V litertuře se uvádí, že osh hlorofylu v jehliíh nepoškozenýh smrků se pohyuje v rozmezí,4-,6 mg/g sušiny v zimě,-,7 mg/g sušiny v létě (Siefermnn-Hrms 994). Jelikož yly oděry v roe provedeny n přelomu květn červn, kdy došlo k nástupu vegetční sezóny, která všk ještě neyl v plném proudu, je zřejmé, že všehn stnoviště mjí dosttečně vysoké hodnoty odpovídjíí dorému fyziologikému stvu stromů (or. ). Mírně nižší průměrná hodnot hlorofylu, všk ne sttistiky význmně, yl nlezen pouze n stnovišti, to, mg/g sušiny. Avšk vzhledem k tomu, že se sttistiky neliší od osttníh stnovišť, jejihž průměr přeshuje hodnoty uváděné pro zdrvé stromy v létě, je možné uzvřít, že osh fotosyntetikýh pigmentů ukzuje n dorý fyziologiký stv stromů. Chlorofyly, které tvoří ovykle,5-% sušiny rostlin (Šesták Čdský 966), se ve vyššíh rostlináh vyskytují v určitém poměru (hlorofyl /), který ývá v rozmezí,5: ž,5: (nejčstěji : ž :) (Šesták Čdský 966). Tento poměr může ýt ovlivněn podmínkmi růstu fktory prostředí (Lihtenthler 987) jko je npř. dostupnost slunečního záření, živin půsoení tmosférikýh polutntů. Poměr hlorofylu / hlorofylu yl průkzně nejvyšší u stnoviště 5 nejnižší u stnoviště (grf ), všk n všeh stnovištíh se tento poměr vyskytuje v uvedeném fyziologikém rozmezí odpovídjíím dorému fyziologikému stvu stromů. Zvýšený poměr hlorofylů / zznmenli npř. Igw kol. (997) ve stromeh jedle ošetřenýh kyselým spdem, kdy příčinou tohoto nárůstu ylo zvýšení oshu hlorofylu. Pozorovný jev utoři vysvětlují jko možnou estu vyrovnání ztrát pigmentů způsoenýh opdem jehli. A právě stnoviště 5 v Krušnýh horáh ylo v minulosti silně ovlivňováno vysokým kyselým spdem dohází zde

17 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 7 k regenerčním proesům postupné náhrdy opdného jehličí (viz nše zpráv pro LČR - Etp I Etp II). Dlším fotosyntetikými pigmenty jsou krotenoidy, které vykonávjí dvě podsttné úlohy v proesu fotosyntézy. Buď se podílejí n příjmu světl, neo je jejih funkí fotoproteke fotosyntetikého prátu. Oě tyto funke v soě zhrnují interki mezi krotenoidy hlorofyly, le pokždé v jiném směru. Fotoproteke zjišťuje, při ndměrné ozářenosti, tok energie směrem od hlorofylů. Při sěru světl je nopk energie předáván n hlorofyly (Demmig-Adms kol. 996). Osh elkovýh krotenoidů yl sttistiky průkzně nejnižší u stnoviště č. (grf ), všk stále hodnoty odpovídjí fyziologikým hodnotám. Poměr hlorofylu + elkovýh krotenoidů yl u všeh stnovišť shodný hodnoty odpovídjí fyziologikým hodnotám (grf ). Grf, - Průměrné oshy fotosyntetikýh pigmentů () (udávné v mg n g suhé hmotnosti jehli) jejih poměrů (; ezrozměrná veličin) pro jednotlivá stnoviště. Vertikální úsečky oznčují směrodtné odhylky. Písmen nd sloupi u dné proměnné jsou uveden pouze v přípdě, když mezi jednotlivými sloupi yl zjištěn průkzný rozdíl. Sloupe se shodnými písmeny nejsou sttistiky průkzně odlišné; nlýz rozptylu jednoduhého třídění, α =,5. (mg/g SH) 4,5 4,5,5,5,5 Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů () Chlorofyl + Chlorofyl Chlorofyl Celkové krotenoidy 8 6 Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů () Chlorofyl / Chlorofyl Chlorofyl + / elkové krotenoidy

18 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 8 Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů n stnovištíh v nejmldšíh třeh ročnííh jehli Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů (hlorofyl,, +, elkové krotenoidy) jejih poměrů (hlorofyl /, hlorofyl + / elkové krotenoidy) n stnovištíh pro první tři ročníky jehli je uveden v grfu 4-f. Celkový osh hlorofylů se průkzně zvyšuje s rostouím stářím jehli n všeh stnovištíh (grf ), ož je ovyklý trend zznmenný ve většině prí. Vzhledem k tomu, že sttistiká nlýz neprokázl sttistiky význmnou interki vlivu stnoviště stáří jehli n elkový osh hlorofylů, můžeme říi že trend zvýšení oshu hlorofylů je shodný n všeh stnovištíh je tudíž oenějšího hrkteru. Opět tedy svědčí závětu o zlepšování zdrvotního stvu stromů v posledníh leteh. Grf 4 -f - Průměrné oshy fotosyntetikýh pigmentů (udávné v mg n g suhé hmotnosti jehli) pro nejmldší tři ročníky jehli n sledovnýh stnovištíh. Vertikální úsečky oznčují směrodtné odhylky. Písmen nd sloupi u dné proměnné jsou uveden pouze v přípdě, když mezi jednotlivými sloupi yl zjištěn sttistiky průkzný rozdíl. Sloupe se shodnými písmeny nejsou sttistiky průkzně odlišné; nlýz rozptylu jednoduhého třídění, α =,5. Chlorofyl + (mg / g SH) 4,5 4,5,5,5, Stnoviště Ročník jehli Chlorofyl (mg / g SH),5,5,5,5 Ročník jehli Stnoviště

19 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 9 Chlorofyl (mg / g SH),,8,6,4, Ročník jehli Stnoviště d 4 Chlorofyl / hlorofyl,5,5,5,5 Ročník jehli Stnoviště e,5 Krotenoidy (mg / g SH),,5,,5,,5,,95 Ročník jehli, Stnoviště

20 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. f (Chlorofyl + hlorofyl ) / elkové krotenoidy Stnoviště Ročník jehli Průměrný osh fotosyntetikýh pigmentů n vyrnýh stnovištíh v nejmldšíh šesti ročnííh jehli Pro detilnější porovnání oshu fotosyntetikýh pigmentů yl vyrán dvě stnoviště ze zápdního Krušnohoří (4, 4) stnoviště 9 ze středního Krušnohoří (grf 5). U oou stnovišť yl osh fotosyntetikýh pigmentů stnoven pro 6 ročníků jehli. Průměrné oshy hlorofylů yly vyšší u stnoviště 4 4 u Přeuzi. Ačkoliv pro stnoviště 9 yly nměřeny nižší průměrné oshu pigmentů, stále doshují uspokojivýh fyziologikýh hodnot. I přes dřívější závžnou imisní zátěž entrálního Krušnohoří lze podle sene výkyvů v oshu pigmentů stršíh ročníků jehli usuzovt n regeneri stromů v této olsti.

21 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. Grf 5 -f - fotosyntetikýh pigmentů (udávné v mg n g suhé hmotnosti jehli) jejih poměru u 6 ročníků jehli n třeh vyrnýh stnovištíh. Vertikální úsečky oznčují směrodtné odhylky. Písmen nd sloupi u dné proměnné jsou uveden pouze v přípdě, když mezi jednotlivými sloupi yl zjištěn průkzný rozdíl. Sloupe se shodnými písmeny nejsou sttistiky průkzně odlišné; nlýz rozptylu jednoduhého třídění, α =,5. Chlorofyl + (mg / g SH) Chlorofyl (mg / g SH) 4,5,5,5, Ročník jehli Ročník jehli Chlorofyl (mg / g SH),5, Ročník jehli d 4,5,5,5,5 Chlorofyl / hlorofyl Ročník jehli Celkové krotenoidy (mg / g SH) e,5,,5,, Ročník jehli f elkové Chlorofyl + / krotenoidy Ročník jehli 4 4 9

22 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 5) Biohemiká nlýz oshu fotosyntetikýh pigmentů: porovnání výsledků z let Etp III. Vyprovli: Stejsklová, Lhotáková, Polák, Soukupová, Šolová, Alrehtová METODIKA Je stejná jko metodik popsná v kpitole 4 této zprávy. VÝSLEDKY V grfu 6-f jsou vyneseny průměrné hodnoty fotosyntetikýh pigmentů jejih poměrů pro první tři ročníky jehli n sledovnýh stnovištíh v leteh Pro stnoviště č. 4, které těsně sousedí se stnovištěm č. 4 hyí hodnoty z let Od roku jsou dt kompletní pro všeh 5 sledovnýh stnovišť. Průměrný osh hlorofylu + yl v roe nejvyšší n stnovištíh 4 ze zápdního Krušnohoří (ze stnoviště 4 nejsou pro tyto dv roky dt) (grf 6), která yl imisními poměry v minulém století méně zsžen než-li olst entrálního Krušnohoří. V roe 999 došlo v zápdním Krušnohoří v olsti stnovišť 4 4 k msivnímu žloutnutí jehli. Toto msivní žloutnutí v olsti Přeuzi je ptrné z průkzně nižšího oshu hlorofylů n stnovišti 4 v leteh (dt pro rok 999 pro toto stnoviště hyí). Přesto všk hodnoty oshu hlorofylů zůstly n všeh stnovištíh v rozmezí uspokojivýh fyziologikýh hodnot. Průkzně nízký osh hlorofylu yl v leteh 998 ž zznmenán n stnovišti 5 v entrálním Krušnohoří, le stále se pohyovl n fyziologiké hrnii nepoškozenýh smrků. Od roku nejsou průkzné rozdíly mezi jednotlivými stnovišti. Což svědčí o postupném zvyšování oshu hlorofylů n dříve víe poškozenýh stnovištíh postupném vyrovnání oshu n všeh stnovištíh. To svědčí o zlepšování zdrvotního stvu stromů ve sledovné olsti Krušnohoří. Osh hlorofylu (grf 6) yl v leteh průkzně nejnižší n stnovišti 5 v entrálním Krušnohoří, le stále se pohyovl n fyziologiké hrnii nepoškozenýh smrků, která je uváděn,-,7 mg/g sušiny ve vegetčním odoí (Siefermnn-Hrms 994). Podoná situe yl zznmenán i pro osh hlorofylu n tomtéž stnovišti (grf 6). Posléze se osh hlorofylu vyrovnl n všeh stnovištíh, ož svědčí o zlepšování zdrvotního stvu stromů v entrálním Krušnohoří. Poměr hlorofyl / hlorofyl yl ve fyziologikýh mezíh n všeh stnovištíh od počátku sledování tohoto prmetru v roe 998 přestože yly nlezeny sttistiky průkzné rozdíly (grf 6d), není tře se tímto prmetrem znepokojovt. Údje v litertuře ohledně hování tohoto prmetru v důsledku půsoení stresovýh fktorů jsou doposud kontroverzní. Celkový osh krotenoidů (grf 6e) yl v roe přiližně dvkrát nižší než-li v předházejííh leteh. Vyplývá z jiného čsování oděru v roe, kdy oděry yly provedeny n jře n počátku vegetční sezóny, kdežto v předhozíh leteh to ylo vždy n podzim, již po nástupu dormne. Totéž pltí pro výsledky z roku ohledně poměru hlorofylu + / elkovým krotenoidům, kdy tento poměr yl téměr dvojnásoný v důsledku dynmiké změny oshu elkovýh krotenoidů (grf 6f).

23 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. Grf 6 -f - Osh fotosyntetikýh pigmentů (udávný v mg n g suhé hmotnosti jehli) jejih poměrů pro první tři ročníky jehli n sledovnýh stnovištíh v leteh Hodnoty hyí v leteh pro stnoviště č. 4. Vertikální úsečky oznčují směrodtné odhylky. Písmen nd sloupi u dné proměnné jsou uveden pouze v přípdě, když mezi jednotlivými sloupi yl zjištěn průkzný rozdíl. Sloupe se shodnými písmeny nejsou sttistiky průkzně odlišné; nlýz rozptylu jednoduhého třídění, α =,5. Chlorofyl + (mg/g SH) 5 4,5 4,5,5, , Chlorofyl (mg/g SH),5,5, ,

24 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 4,4 Chlorofyl (mg/g SH),,8,6, , d Chlorofyl / hlorofyl,4,,,,9,8, ,6, e Celkové krotenoidy (mg/g SH),7,6,5,4,,,

25 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 5 f Chlorofyl + / elkové krotenoidy Použitá Litertur Brundett M.C., Endstone D.E., Peterson K.E A ererine-niline lue fluoresent stining proedure for suerin, lignin, nd llose in plnt tissue. Protoplsm 66: 4 Dvid M.M.R., Crde J.-P., Dngerd M.P Colortion différentielle des inlusion lipidiques et terpénques des pseudophylles du Pin mritime u moyen du rétof ndi. C.R.Ad.S.Pris, t. 58 (7 jnvier 964), Groupe, p Demmig-Adms B., Gilmore A. M., Adms W. W In vivo funtions of rotenoids in higher plnts. The FASEB Journl, Crotenoid funtions in plnts - seril review. Grdner R.O. 975.Vnillin-hydrohlori id s histohemil test for tnnin. Stin Tehnology 5, 5-7. Igw M., kmed H., Mruym F., Okohi H., Otsuk I Effet of simulted id fog on needles of fir seedlings. Environmentl nd Experimentl Botny 8, 55-6 Johnsen D. A. 94. Plnt mirotehnique. MGrw-Hill Book Co. In.: New York Lihtenthler H.K Chlorophylls nd rotenoids: Pigments of photosyntheti iomemrnes. Methods in Enzymology, vol. 48, p Müller E., Stierlin H.R. 99. Snsilv Kronenilder mit Ndel- und Blttverlustprozenten. nd ed., Swiss Federl Institute for Forest, Snow nd Lndspe Reserh, CH-89 Birmensdorf. Něme B. (96). Botniká mikrotehnik. Nkldtelství Československé kdemie věd, Prh O Brin T.P., MCully M.E. 98. The study of plnt struture: priniples nd seleted methods. Melourne: Termrthi Pty. Ltd. Porr R.J., Thompson W.A., Kriedemnn P.E Determintion of urte extintion oeffiients nd simultneous equtions for ssying hlorophylls nd extrted with four different solvents: verifition of the onentrtion of hlorophyll stndrts y tomi sorption spetrosopy. Biohemi et Biophysi At, vol. 975, p

26 Výzkumná zpráv pro LČR: UK, PřF Alrehtová kol. 6 Rok B.N.. Lesy České Repuliky Study: Finl Report. Complex Systems Reserh Center University of New Hmpshire. Singleton V.L., Rossi J.A Colorimetry of totl phenolis nd phosphomolydiphosphotungsti id regents. Amerin Journl of Enology nd Vitiulture, vol. 6, p Siefermnn-Hrms D Light nd temperture ontrol of Seson-dependent hnges in the α nd β rotene ontent of Sprue needles. J. Plnt. Physiol. 4, Soukupová J., Cvikrová M., Alrehtová J., Rok B.N., Eder J.. Histohemil nd iohemil pprohes to the study of phenoli ompounds nd peroxidses in needled of Norwy sprue (Pie ies (L.) Krst). New Phytologist 46: 4 44 Stejsklová A.. Využití iohemikýh histohemikýh metod ke studiu zdrvotního stvu smrkovýh porostů v Krušnýh horáh. Diplomová práe, Ktedr fyziologie rostlin, Přírodovědeká fkult UK, květen. Šesták Z., Čdský J Zákldní metody studi stnovení hlorofylů. In: Metody studi fotosyntetiké produke rostlin; metodiké příručky experimentální otniky. Sv., Ademi, Prh 966, 5-66 Wellurn A.R The spetrl determintion of hlorophylls nd, s well s totl rotenoids, using vrious solvents with spetrophotometers of different resolution. Journl of Plnt Physiology, vol. 44, p. 7.