Principal component analysis of chlorophyll content in tobacco, bean and petunia plants exposed to different tropospheric ozone concentrations

Three plant species were assessed in this study - ozone-sensitive and -resistant tobacco, ozone-sensitive petunia and bean. Plants were exposed to ambient air conditions for several weeks in two sites differing in tropospheric ozone concentrations in the growing season of 2009. Every week chlorophyll contents were analysed. Cumulative ozone effects on the chlorophyll content in relation to other meteorological parameters were evaluated using principal component analysis, while the relation between certain days of measurements of the plants were analysed using multivariate analysis of variance. Results revealed variability between plant species response. However, some similarities were noted. Positive relations of all chlorophyll forms to cumulative ozone concentration (AOT 40) were found for all the plant species that were examined. The chlorophyll b/a ratio revealed an opposite position to ozone concentration only in the ozone-resistant tobacco cultivar. In all the plant species the highest average chlorophyll content was noted after the 7th day of the experiment. Afterwards, the plants usually revealed various responses. Ozone-sensitive tobacco revealed decrease of chlorophyll content, and after few weeks of decline again an increase was observed. Probably, due to the accommodation for the stress factor. While during first three weeks relatively high levels of chlorophyll contents were noted in ozone-resistant tobacco. Petunia revealed a slow decrease of chlorophyll content and the lowest values at the end of the experiment. A comparison between the plant species revealed the highest level of chlorophyll contents in ozone-resistant tobacco.

W zaprezentowanych badaniach wykorzystano trzy gatunki roślin - tytoń szlachetny (odmiana wrażliwa oraz odporna na ozon), odmiany wrażliwe petunii oraz fasoli. Rośliny eksponowano na dwóch stanowiskach różniących się stężeniem ozonu troposferycznego w sezonie wegetacyjnym 2009 roku. Co tydzień wykonywano pomiary zawartości chlorofilu wybranych roślin. Powiązanie kumulatywnych stężeń ozonu względem zawartości chlorofilu oraz wybranych parametrów meteorologicznych wykonano za pomocą analizy składowych głównych, natomiast do porównania reakcji roślin w poszczególnych dniach ekspozycji wykorzystano wielowymiarową analizę wariancji. Badania wykazały zróżnicowanie pomiędzy gatunkami w reakcji na obecność ozonu troposferycznego. Zauważyć jednak można pewne tendencje. Stwierdzono pozytywną zależność pomiędzy zawartością wszystkich form chlorofilu dla wszystkich badanych gatunków i kumulatywnym stężeniem ozonu (AOT 40). Wskaźnik chlorofilu b/a wykazał odwrotną tendencję względem AOT 40 jedynie dla odmiany odpornej na ozon tytoniu. Wszystkie gatunki wykazały najwyższy poziom chlorofilu w 7 dniu ekspozycji, a w następnych dniach odpowiedź roślin była zróżnicowana. Odmiana wrażliwa tytoniu wykazała zmniejszenie zawartości chlorofilu, a po kilku tygodniach ponownie wzrost, co może sugerować adaptację do warunków stresowych. Odmiana odporna tytoniu ekspozycji. Petunia wykazała stopniowy spadek zawartości chlorofilu w ciągu trwania eksperymentu. Porównanie odpowiedzi wybranych gatunków wykazało najwyższe poziomy chlorofilu u odmiany odpornej tytoniu.