Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

3. szám - Anda Angéla–Jakusch Pál–Tokai Richárd–Földes Tamás: Új lehetőség a vízszállítás folyamatának követésére élő növényben

ANDA A. - JAKUSCH P. - TOKAI R. - FÖLDES P.: Új lehetőség a vízszállítás követésére 9 Az első MR felvételt emberről 1977-ben készítette Damadiart et al. (1977). Azóta az orvostudományban az MR a képalkotó diagnosztikák közül az egyik vezető helyre lépett elő. A humán-diagnosztikai elterjedés után hamarosan sor került az MRI növényi vizsgálat célú alkalmazására is. Manapság az MRI-t és NMR-t leggyakrabban a gyümölcsök érési folyamatainak modellezésére használják (Raffo et al., 2005; Müsse et al., 2009). Az MRI felbontásából adódóan a növény mellett a gomba strukturális elemeinek meghatározására is kiváló (Müsse et al. 2009). Kimondottan a növényben lejátszódó víztranszport folyamatok detektálására Schaafsma et al., (1992) és Scheenen et al., (2002) esetében találunk példát. Anyag és módszer A MRI vizsgálat alapját a külső mágneses tér, az elektromágneses hullámok, és az anyag hidrogén atomjainak kölcsönhatása képezi. Eszerint az MR a protonok menynyiségét és eloszlását méri. Az anyagok közül relatív legtöbb proton a vízben van, ezért kiválóan alkalmas a növény-víz kapcsolat meghatározására. Az MRI nem az adott anatómiai struktúrát méri, hanem az adott anatómiai struktúrában levő víz mennyiségét és eloszlását, amely viszont meghatározza az adott anatómiai egységet. Az MR alkalmazásával vizsgálhatjuk a növényi minta vízmennyiségét, vízeloszlását, esetleg szöveti felépítését. A vizsgálatok helyszíne a Kaposvári Egyetem Diagnosztikai és Onkoradiológiai Intézete volt. A vizsgálatokat egy Siemens Avanto típusú MR készülékkel végeztük, amely 1,5 T mágneses teret képes előállítani. A mérés során alkalmazott repetíciós idő 5,27 s, az echo idő 2,38 s volt. Az általunk végzett vizsgálatnál a pixel spacing 0,78, a szeletvastagság 0,7 mm, ezért az egy pixeltömbre vonatkoztatott felbontás 0,43 mm

1. Ez azt jelenti, hogy ekkora hasábnyi növénytérfogatból kapunk egy jelintenzitási értéket, amelyeket a főhajtáson a talajtól vett távolság (mm) függvényében, az oldalágaknál pedig a főhajtástól távolodva ábrázoltunk (mm). A tesztnövényként fás szárú növényt, az olaj fagyalt (Phyllirea angustifolia) használtuk. A vizsgált fagyai főágat, hat oldalágat, mely további három elágazást képzett. Az elemzéseket elágazási szintenként külön végeztük. A növény oldalágait, főhajtását megszámoztuk, melyekre a későbbiekben hivatkozunk az 1. ábra alapján. A növények 2 évesek 30-35 cm magasak, cserépben neveltek voltak. A tőzeget a mérések idején vízkapacitásig telítettük. Ugyanarról a fagyai növényről egy szekvencián hat ismétlésben készültek a felvételek. Az általunk használt szekvencia a humándiagnosztikából összeállított keverék, melynek alapját a koponya, boka és a térd vizsgálatára kifejlesztett szekvenciák adták. A fagyai emberi testhez képesti kis mérete miatt a megfelelő láthatóság céljából koponya- mellkas (test) tekercset használtunk. A koponya-tekercs biztosította a növény, a mellkas-tekercs pedig a gyökér áttekinthetőségét. Az eredmények értékelésénél a jelintenzitás szár nedvességtartalom közti kapcsolatot korrelációszámítással és regresszió analízissel vizsgáltuk. Az adatok eloszlás vizsgálatát - a nem normál eloszlás miatt - chí

: próbával végeztük. Mindkét elemzést Stata 5.0 programcsomag felhasználásával hajtottuk végre. Az eredmények értékelése Főágon végzett megfigyelések Az MRI arra is ad lehetőséget, hogy a növény szárának egy szeletéről két adatot nyerjünk (jobb és baloldali érték a későbbiekben). A szár két oldalán mért jelintenzitás függetlenségét a chí négyzet próba alapján döntöttük el, mivel a gyakorisági eloszlás nem normál eloszlás volt. A számolt érték 26694,43, a táblázati 27,58 (n = 17), ezért a két oldalon mért jelintenzitás (víztartalom) valóban nem független egymástól. A két oldal jelintenzitása közti kapcsolat igen szoros (r = 0,9025), bár némi eltérés mégis van közöttük. A növény víztartalma nem független a növény magasságától (2. ábra), ahol korábbi ismereteinknek megfelelően a nagyobb értékek a talajhoz közeli szakaszon helyezkednek el. A részletes elemzéseink periodikus változásokat jeleztek a szár magasságtól függő víztartalom alakulásában. Jelentősebb eltérés a nóduszok és az internódiumok között van, melyet a nódusz sajátos felépítése magyaráz. A nódusz edény-nyalábjai nem a hajtástengellyel párhuzamosan, hanem közel vízszintesen fejlődnek (Haraszty 1978), eltérő szöveti felépítéssel (kevesebb szklerenchima, több kollenchima), amely a nódus és internódium között eltérő nedvességtartalommal társul; nevezetesen egy vízgát alakul ki. A gátak periodikus fellépését a jobb oldali jelintenzitás görbéjével szemléltetjük (3. ábra). A vízáram csökkenését a talajtól a főhajtás magasságának legfelsőbb szintjéig a nóduszok intenzitás változásával követheti a 4. ábra. A főhajtás nóduszainak jel-inenzitásaira egyenes illeszthető (y = -0,23 x + 79,69; R

2= 0,8138). Mindkét oldal jelintenzitás-növénymagasság függése lineárissal közelíthető, ahol a linearitás mértéke 71,86 %, vagyis a 295 adatpárból 83 „kilóg" a sorból. Az intenzitásban növénymagasságon belüli, szabad szemmel is jól látható szakaszok különíthetők el, melyet mégsem szubjektíven, hanem matematikai-statisztikai eljárással hajtottunk végre. A szakaszolásnál azon adatok kerültek egy kategóriába, melyeknél a standard hiba 2 % alatti. így végül öt-öt lineárist nyertünk a növény szárának jobb

, illetve bal oldalán. 2.2.3 Oldalág 2.2 Oldalág 2.1 Oldalág 7 2.2.1 Oldalág 1. Főág , Y\ VV fv. 1. ábra. A fagyaI oldalágainak és főágának jelölése. Minél több számot tartalmaz a jelölés, annál alacsonyabb rendű a hajtás Oldalági vizsgálatok A fő és oldalágak jelintenzitására illesztett lineárisok meredekségeit külön a jobb és a bal oldali ágrészre az 1. táblázat tartalmazza. Minden egyes egyenes meredeksége negatív előjelű, utalva ezzel a talajtól és a főágtól távolodva a víztartalom csökkenésére. Az egész ágra (főhajtás és oldalhajtások egyenként) vonatkozóan a jobb és bal oldal közti jelíntenzitás szoros kapcsolatára a korrelációs együtthatók utalnak. Ez azért emelendő ki, mert a hajtás egyes elkülöní-