Στοιχεία επταμελούς επιτροπής:
1.Σοφία Ριζοπούλου, Ομότιμη Καθηγήτρια Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ (Επιβλέπουσα),
2.Κυριάκος Γεωργίου, Ομότιμος Καθηγητής Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ,
3.Μαρία Σόνια Μελετίου Χρήστου, τ. Επίκουρη Καθηγήτρια Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ ,
4.Κοσμάς Χαραλαμπίδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ,
5. Δημήτριος Χατζηνικολάου, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ ,
6.Ιωάννης-Δημοσθένης Αδαμάκης, Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ,
7.Δημήτριος Στραβοπόδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Τμήμα Βιολογίας ΕΚΠΑ
Περίληψη:
Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκαν οι υδατικές σχέσεις και οικοφυσιολογικά χαρακτηριστικά τεσσάρων αυτοφυών, πολυετών γεωφύτων του Μεσογειακού οικοσυστήματος. Το φυτικό υλικό που συλλέχθηκε από το ύπαιθρο και χρησιμοποιήθηκε στη διδακτορική διατριβή αποτελείται υπόγεια όργανα (βολβούς, κονδύλους, ριζώματα), φύλλα ανθοφόρους άξονες και πέταλα ανθέων από τα αυτοφυή μεσογειακά είδη (με αλφαβητική σειρά), Cyclamen graecum, Iris germanica, Pancratium maritimum και Sternbergia lutea.
Μία από τις βιομορφές του Μεσογειακού οικοσυστήματος είναι τα γεώφυτα, τα οποία επιδεικνύουν χαρακτηριστική εποχικότητα. Τα γεώφυτα είναι μονοκοτυλήδονα ή δικοτυλήδονα φυτά των οποίων οι ετήσιοι αυξητικοί οφθαλμοί βρίσκονται προστατευμένοι κάτω από την επιφάνεια του εδάφους επάνω σε ένα πολυετές όργανο (βολβό, κόνδυλο, κόρμο ή ρίζωμα) και η αυξητική τους περίοδος εναλλάσσεται με μία περίοδο ληθάργου.
Το γεώφυτο Cyclamen graecum Link είναι ενδημικό φυτό της ανατολικής Μεσογείου. Εξαπλώνεται στο νότιο τμήμα του Ελλαδικού χώρου και κυρίως στην Πελοπόννησο, στα νησιά του Σαρωνικού, σε νησιά του ανατολικού Αιγαίου, στην Κρήτη, στη Ρόδο, στις νότιες ακτές της Τουρκίας και τη βόρεια Κύπρο.
Το γεώφυτο Pancratium maritimum L. παρουσιάζει εξάπλωση στη Μεσογειακή Λεκάνη, στα Κανάρια νησιά και περιοχές της Μαύρης θάλασσας. Είναι πολυετές, βολβώδες φυτό που ολοκληρώνει τον βιολογικό του κύκλο κατά τη διάρκεια της ξηρασίας του θέρους.
Το γεώφυτο Iris germanica L. είναι ένα φυτό γνωστό με τα κοινά ονόματα γαλάζιος κρίνος, κρίνος ή αγριόκρινος και παρουσιάζει εξάπλωση σε όλη την Ευρώπη και την νοτιοδυτική Ασία. Εντοπίζεται σε όλη την Ελλάδα. Στις μέρες μας οι πληθυσμοί των νησιών και της νότιας Ελλάδας προέρχονται από καλλιέργειες, ενώ φυσικοί πληθυσμοί εντοπίζονται στην κεντρική και βόρεια Ελλάδα.
Το γεώφυτο Sternbergia lutea (L.) Ker Gawl. ex Schult.f., με κοινή ονομασία κίτρινο κρινάκι φυτρώνει σχεδόν σ’ όλη την Ελλάδα, σε πετρώδεις και ξηρές τοποθεσίες, συνήθως σε χαμηλό υψόμετρο.
Σε κάθε υπό μελέτη φυτό έγινε διαχωρισμός των φυτικών ιστών σε: υπόγεια όργανα, κόνδυλος για το Cyclamen graecum, βολβός για το Pancratium maritimum και την Sternbergia lutea και ρίζωμα για την Iris germanica, φύλλα, πέταλα, ποδίσκο και μίσχο για το Cyclamen graecum, και φύλλα, ανθοφόρο άξονα και πέταλα για το Pancratium maritimum, Iris germanica και πέταλα για Sternbergia lutea.
Στη Διδακτορική Διατριβή, έμφαση δίνεται στην υδατική κατάσταση των φύλλων και τον προσδιορισμό ουσιών που μπορεί να συνεισφέρουν στην κατανόηση της οικοφυσιολογικής συμπεριφοράς των εν λόγω γεωφύτων και οι οποίες θα μπορούσαν να σχετιστούν με την υδατική τους κατάσταση.
Στο ξηρό φυτικό υλικό έγιναν μετρήσεις έτσι ώστε να προσδιοριστεί εποχικά η υδατική κατάσταση με χρήση ψυχρομέτρου και ενώσεις που συμβάλουν στη διατήρησή της όπως είναι η συσσώρευση της ελεύθερης προλίνης, το περιεχόμενο σε διαλυτά σάκχαρα και άμυλο.
Σχετικά με το γεώφυτο Cyclamen graecum Link, μετρήθηκαν μεταβολές στις ποσότητες ολικών σακχάρων, προλίνης και αμύλου κατά τους διάφορους μήνες. Οι υψηλότερες τιμές ολικών σακχάρων καταγράφηκαν τον Σεπτέμβριο στους κονδύλους, τον Δεκέμβριο στα φύλλα και τον Οκτώβριο στα πέταλα, με τις ελάχιστες τιμές να εμφανίζονται τον Δεκέμβριο στους κονδύλους, τον Νοέμβριο σε φύλλα και πέταλα. Όσον αφορά στην προλίνη, τα υψηλότερα επίπεδα μετρήθηκαν τον Φεβρουάριο στους κονδύλους και τα φύλλα, τον Νοέμβριο στα πέταλα, ενώ οι ελάχιστες τιμές προσδιορίστηκαν τον Σεπτέμβριο στους κονδύλους, τον Νοέμβριο σε φύλλα και τον Σεπτέμβριο στα πέταλα. Όσον αφορά στο άμυλο, τα υψηλότερα επίπεδα μετρήθηκαν τον Απρίλιο για τους κονδύλους και τον Μάρτιο για τα φύλλα, ενώ οι χαμηλότερες τιμές προσδιορίστηκαν τον Ιούνιο για τους κονδύλους και τον Νοέμβριο για τα φύλλα.
Όσον αφορά στο Pancratium maritimum L., μετρήθηκαν μεταβολές στις ποσότητες ολικών σακχάρων, προλίνης και αμύλου κατά τη διάρκεια του έτους. Οι υψηλότερες τιμές ολικών σακχάρων προσδιορίστηκαν τον Φεβρουάριο στους βολβούς, τον Απρίλιο στα φύλλα και τον Ιούλιο στα πέταλα, με τις χαμηλότερες τιμές τον Ιούλιο στους βολβούς, τον Οκτώβριο στα φύλλα και τον Ιούνιο στα πέταλα. Οι μεγαλύτερες τιμές προλίνης μετρήθηκαν τον Δεκέμβριο στους βολβούς, τον Σεπτέμβριο στα φύλλα και τον Ιούλιο στα πέταλα. Σχετικά με το άμυλο, τα υψηλότερα επίπεδα προσδιορίστηκαν τον Μάιο για τους βολβούς, τον Ιούλιο για τα πέταλα και τον ανθοφόρο άξονα, ενώ τα χαμηλότερα εντοπίστηκαν τον Ιανουάριο για τους βολβούς, τον Αύγουστο για τον ανθοφόρο άξονα και τα πέταλα, και τον Σεπτέμβριο για τα φύλλα. Συνολικά, αυτά τα ευρήματα αναδεικνύουν την προσαρμοστικότητα του P. maritimum στις μεταβαλλόμενες συνθήκες περιβάλλοντος.
Όσον αφορά στο γεώφυτο Iris germanica L. οι μεγαλύτερες τιμές ολικών σακχάρων μετρήθηκαν τον Μάιο στα ριζώματα, τον Απρίλιο στα φύλλα ενώ οι ελάχιστες τον Οκτώβριο στα ριζώματα και τον Ιούνιο στα φύλλα. Τα μέγιστα προλίνης μετρήθηκαν τον Ιανουάριο στον ριζώματα και τον Ιανουάριο στα φύλλα ενώ τα ελάχιστα τον Μάρτιο στα ριζώματα και τον Μάρτιο στα φύλλα. Τέλος όσον αφορά το άμυλο οι μεγαλύτερες τιμές μετρήθηκαν τον Απρίλιο στα ριζώματα και τον Οκτώβριο στα φύλλα ενώ οι ελάχιστες τον Ιανουάριο στα ριζώματα και τον Φεβρουάριο στα φύλλα. Η εμφάνιση των νέων φύλλων συνοδεύεται από υψηλές τιμές ωσμωτικού δυναμικού, οι οποίες μειώνονται προοδευτικά στη χρονική περίοδο από Ιανουάριο ως Ιούλιο.
Στο γεώφυτο Sternbergia lutea (L.) Ker Gawl. ex Schult.f., παρουσιάζεται αύξηση της συσσώρευσης συγκεκριμένων ουσιών, όπως η προλίνη, τα διαλυτά σάκχαρα και το άμυλο κατά διαφορετικούς μήνες, στη διάρκεια του έτους. Αναλυτικά οι μεγαλύτερες τιμές ολικών σακχάρων μετρήθηκαν τον Μάϊο στους βολβούς και τον Ιανουάριο στα φύλλα, ενώ οι ελάχιστες τον Αύγουστο στους βολβούς και τον Μάρτιο σε φύλλα. Οι μεγαλύτερες τιμές προλίνης μετρήθηκαν τον Αύγουστο στους βολβούς, τον Δεκέμβριο σε φύλλα, ενώ οι ελάχιστες τον Φεβρουάριο στους βολβούς και τον Απρίλιο στα φύλλα. Οι μεγαλύτερες τιμές αμύλου προσδιορίστηκαν τον Μάιο για τους βολβούς και τον Νοέμβριο για τα φύλλα, ενώ οι χαμηλότερες το Δεκέμβριο για τους βολβούς και τον Ιανουάριο για τα φύλλα. Συνολικά, από τα δεδομένα προκύπτει ότι τα φύλλα του φυτού Sternbergia lutea διατηρούν μια σχετικά σταθερή υδατική κατάσταση κατά την περίοδο των τριών μηνών (Φεβρουάριος – Απρίλιος).
Σε ελεγχόμενο πείραμα στον Τομέα Βοτανικής του Τμήματος Βιολογίας του ΕΚΠΑ, με το φυτό Pancratium maritimum, συλλέχθηκαν φυτά, τον Σεπτέμβριο τα οποία είχαν ολοκληρώσει τον βιολογικό τους κύκλο. Φυτεύτηκαν σε γλάστρες, ποτίστηκαν με νερό δικτύου για 3 μήνες, και αναπτύχθηκαν σε συνθήκες που προσομοιώνουν τη μεσογειακή θερινή περίοδο (16 ώρες φωτοπερίοδος, 8 ώρες σκοτάδι, 26 °C). Στη συνέχεια αφού διαμοιράστηκαν σε 4 ομάδες και ποτίστηκαν με διαλύματα χλωριούχου νατρίου (συγκεντρώσεις: 0%, 1,5%, 3%, 6%) για 70 ημέρες, μετρήθηκαν η προλίνη, τα διαλυτά σάκχαρα και το άμυλο σε βολβούς και φύλλα. Μετρήθηκαν μη στατιστικά σημαντικές διαφορές στην περιεκτικότητα της προλίνης στους βολβούς, αλλά σημαντικές διαφορές στα φύλλα, όπου η υψηλότερη περιεκτικότητα μετρήθηκε σε φυτά που δέχθηκαν 6% διάλυμα, ενώ η χαμηλότερη σε αυτά που δέχθηκαν 1,5% διάλυμα. Στους βολβούς που ποτίστηκαν με 0% NaCl προσδιορίστηκε υψηλότερη περιεκτικότητα σε σάκχαρα, ενώ η χαμηλότερη καταγράφηκε στους βολβούς που ποτίστηκαν με 6% διάλυμα NaCl. Στη συνέχεια, μετρήθηκαν η στοματική συχνότητα, το εμβαδό και η συχνότητα των στομάτων σε στενή επαφή σε τρεις περιοχές των φύλλων (βάση, μέση, άκρη) στα φυτά των διαφορετικών ομάδων μεταχείρισης. Τα αποτελέσματα έδειξαν θετική συσχέτιση μεταξύ της συχνότητας των στομάτων και της αλατότητας στη βάση και το μέσο τμήμα των φύλλων, καθώς και μεταξύ της αλατότητας και της συχνότητας των στομάτων σε στενή επαφή στο μέσο τμήμα των φύλλων.
Από την παρούσα διδακτορική διατριβή προέκυψαν για πρώτη φορά σημαντικά δεδομένα για την υδατική κατάσταση των φύλλων και τα οικοφυσιολογικά χαρακτηριστικά τεσσάρων μεσογειακών γεωφύτων. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν σημαντικές διαφορές στα επίπεδα των ολικών διαλυτών σακχάρων, της ελεύθερης προλίνης και του αμύλου μεταξύ των διαφόρων ιστών των φυτών. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν συσχετίσεις μεταξύ των επιπέδων αυτών των ενώσεων και παραμέτρων αβιοτικής καταπόνησης, όπως η αυξημένη θερμοκρασία και το έλλειμα νερού. Τα ευρήματα αυτά συμβάλλουν στην κατανόηση της αντοχής των μεσογειακών γεωφύτων στην αβιοτική καταπόνηση και μπορούν να έχουν ευρύτερες εφαρμογές στην οικολογία και στη γεωργία. Η παρούσα διδακτορική διατριβή ανοίγει τον δρόμο για περαιτέρω έρευνα σχετικά με τις αποκρίσεις και την αντοχή των αυτοφυών μεσογειακών γεωφύτων σε περιβαλλοντικές συνθήκες.
