Effect of stress on the leaf anatomy of sugarcane cultivars with different drought tolerance(Saccharum officinarum, Poaceae)

ABSTRACT

Introduction: Drought is an important stress factor for sugarcane production in many areas of the world. Water proportion and moisture indices are applicable information for agronomic planning to forecast water excess or deficit during the crop cycle. Objective: Leaf anatomical features of two different sugarcane Saccharum 'UT12' (drought susceptible cultivar) and Saccharum 'UT13' (drought tolerant cultivar) were compared under early drought stress situation between 30 and 90 days after planting. Methods: Forty leaf anatomical features were investigated using peeling and free hand sectioning technique. Results: Some anatomical characteristics showed response to drought stress. Saccharum 'UT12' demonstrated higher sensitivity toward anatomical characteristics than Saccharum 'UT13'. A total of 23 and 15 out of the 40 anatomical characteristics showed significance in Saccharum 'UT12' and Saccharum 'UT13', respectively. Some anatomical features such as cell wall and cuticle thickness, vascular bundle size, stomatal size and density can be used as important markers for drought stress assessment in sugarcane leaf. Conclusions: This is the first report describing comparative leaf anatomy of sugarcane Saccharum 'UT12' and Saccharum 'UT13' in Thailand under drought stress. Results will provide important information to improve adaptation mechanisms of tolerant sugarcane cultivars under initial drought stress situations.

RESUMEN

Introducción: La sequía es un factor de estrés importante para la producción de caña de azúcar en muchas áreas del mundo. La proporción de agua y los índices de humedad son información aplicable en la planificación agronómica para pronosticar el exceso o el déficit de agua durante el ciclo del cultivo. Objetivo: Se compararon las características anatómicas de las hojas de dos cañas de azúcar diferentes Saccharum 'UT12' (cultivar susceptible a la sequía) y Saccharum 'UT13' (cultivar tolerante a la sequía) bajo una situación de estrés por sequía temprana entre 30 y 90 días después de la siembra. Métodos: Se investigaron las características anatómicas de cuarenta hojas utilizando la técnica de seccionamiento de pelado y manos libres. Resultados: Algunas características anatómicas mostraron respuesta a estrés por sequía. Saccharum "UT12" demostró una mayor sensibilidad hacia las características anatómicas que Saccharum 'UT13'. Un total de 23 y 15 de las 40 características anatómicas mostraron significancia en Saccharum 'UT12' y Saccharum 'UT13', respectivamente. Algunas características anatómicas como la pared celular y el grosor de la cutícula, el tamaño del haz vascular, el tamaño y la densidad de los estomas se pueden utilizar como marcadores importantes para evaluar el estrés por sequía en la hoja de caña de azúcar. Conclusiones: Este es el primer reporte que describe la anatomía comparada de la hoja de la caña de azúcar Saccharum 'UT12' y Saccharum 'UT13' en Tailandia bajo estrés por sequía. Los resultados proporcionarán información importante para mejorar los mecanismos de adaptación de cultivares tolerantes de caña de azúcar bajo situaciones iniciales de estrés por sequía.