Tarla Şartlarında Tohum çimlenme, dormansi ve Ölümlerini değerlendirilmesi için güvenilir yöntem
Summary
Burada gömülü, etiketli tohum şeritler ve tetrazolyum klorür (TZ) canlılık testi kullanılarak tarla koşullarında tohum hayatta kalma, çimlenme ve dormansi değerlendirmek için bir protokol mevcut.
Abstract
We describe techniques for approximating seed bank dynamics over time using Helianthus annuus as an example study species. Strips of permeable polyester fabric and glue can be folded and glued to construct a strip of compartments that house seeds and identifying information, while allowing contact with soil leachate, water, microorganisms, and ambient temperature. Strips may be constructed with a wide range of compartment numbers and sizes and allow the researcher to house a variety of genotypes within a single species, different species, or seeds that have experienced different treatments. As opposed to individual seed packets, strips are more easily retrieved as a unit. While replicate packets can be included within a strip, different strips can act as blocks or can be retrieved at different times for observation of seed behavior over time. We used a high temperature glue gun to delineate compartments and sealed the strips once the seed and tags identifying block and removal times were inserted. The seed strips were then buried in the field at the desired depth, with the location marked for later removal. Burrowing animal predators were effectively excluded by use of a covering of metal mesh hardware cloth on the soil surface. After the selected time interval for burial, strips were dug up and seeds were assessed for germination, dormancy and mortality. While clearly dead seeds can often be distinguished from ungerminated living ones by eye, dormant seeds were conclusively identified using a standard Tetrazolium chloride colorimetric test for seed viability.
Introduction
Bu yöntemin genel amacı güvenilir tarla koşullarında zamanla tohum sağkalım değerlendirmektir.
Toprak tohum bankaları geçici veya uzun yıllar 1,2 sürebilir ya toprak yüzeyinde, yüzey çöp içinde veya toprak profilinde içinde dağıtılan dağınık, canlı henüz Filizlenmemiş tohum, bir rezerv bulunmaktadır. Burada sunulan benzer tohum mezar yöntemleri birkaç düzine türleri kullanılarak 17 yıllık çalışmanın uygulandığı zaman, canlı tohumlar 3 test edilen türlerin birçoğu bulundu. Tohum dormansi hayatta fide koşullarının uygun kombinasyonu 4 ortaya çıkana kadar çimlenme tohum bir bloktur. uyuşukluk-serbest bırakılması için harici tetikleme çimlenme sağlar kadar uykuda kalan, tohumlar gibi düşük kış sıcaklıkları, besin sınırlama veya mevsimlik kuraklık gibi zor koşullarda hayatta kalmak için izin verebilirsiniz. uyku hali serbest bırakılması için tetikler f bıraktığı uzatılmış soğuk bileşiklere maruz değişebilirire, ya da hayvan mide asitleri 5 ile aşınmaya veya temas yoluyla tohum ceket fiziksel saldırı. çimlenme ipuçları cins veya belirli bir tür olması ve sık sık geçmiş doğal seçilim sonucu gibi, uyumsuz tohum çimlenme uygunsuz bir zamanda ortaya çıkar, ve tohum ya da fide ölüm veya kötü fide büyümesi neden olabilir hangi olmasıdır. Uyuşukluk dormansi sürümü (örneğin, fiziksel dinlenme, fizyolojik dormansi) mekanizmaları dayalı türde bir dizi ayrılır olsa da, 6 tohum dinlenmesi en az bir bitki biyolojisi konuları anlaşılamamıştır. Böylece, bireysel tohumlar veya ilgili ekolojik koşullarında tohum grupların durumunun değerlendirilmesi için izin alan çalışmaları sadece laboratuarda standart çimlenme testleri güveniyor daha yüksek açıklayıcı güce sahip.
Bilinen tohum özelliklerinin Sömürü uyuşukluk mekanizmaları içgörü sağlayabilir. Tohum dormansi Kontrol eşfizyolojik ve morfolojik faktörler genetik kontrolü de dahil olmak üzere mplex. Uyuşukluk mekanizmalarının genişliği tam bir anlayış henüz aydınlatılamamıştır edilecek olsa da, genel bir model iki bitki hormonları Gibberellik Asit (GA) ve Absisik Asit (ABA) 7 arasında bir geri besleme ilişkisi içeren ortaya çıkmıştır. ABA uykuda durumunu korumak için hizmet ederken onların dinlenmesi için bir fizyolojik bileşeni ile tohum bu genelleştirilmiş modelde, GA, dormansi serbest bırakılması için bir sinyal olarak hizmet vermektedir. Maternal genetik etkiler yanı sıra anne oluşturulan doku ve gelişim sinyalleri 8 ile dinlenmesi ve boyut gibi diğer tohum özellikleri, etkileyebilir anne büyüme ortamı. Anne fizyolojik ipuçları ile birlikte zaman zaman, dormansi muhafaza edebilir harici yapılar (veya tohum kaplamaları) oluşturulur. maternal tohum kaplamaları anne bitkinin genler tarafından kontrol edildiğinden, bunlar tohumun gerçek nükleer genetik makyaj yansıtmayabilir. Bizi vared kırpma vahşi melez bir diziden Helianthus annuus achenes 9,10. Böylece, farklı türler, çapraz tip, veya genotipleri dahil çalışma tasarımları hakkında bilgi toplamaktadır tohum özelliklerine bu anne vs embriyo genetik etkileri didiklemek için haçlar ekoloji ve tohum dinlenmesi, çimlenme ve hayatta kalma genetiği.
Tohum çimlenme ve hayatta kalma fenotipleri nüfus dinamiklerini nasıl etkilediğini önemli bir örnek kırpma vahşi hibrid bölgelerinde görülebilir. kültür bitkilerinin evcilleştirme sırasında Seçimi en uyuşukluk ortadan kaldırır ve büyüme mevsiminin dışında hayatta kalmak için tohumun yeteneğini azaltır. Oysa kırpma vahşi hibrid bölgelerinde ekili ve vahşi türleri arasında gen akışı, ya da melezleme, tohum bankası dinamikleri üzerindeki potansiyel etkileri ile, vahşi bir nüfus haline ekin allel (ya da genetik varyantları) reintroduce olabilir. ekili ve yabani akrabaları arasındaki melezleri potansiyel sahip olabilir kırpma vahşi hibrid bölgelerinde bulunduekimi (örneğin, kış aylarında) 11 dışında koşullarında hayatta beklenen sadece birkaç fenotipleri ile ara dinlenmesi fenotipleri çeşitli.
Bu yazının amacı, biz saha koşullarında doğal varyasyonu araştırmak için farklı zaman dilimlerinde çimlenme, dormansi ve tohum türlerinin bir dizi hayatta değerlendirebilir tohum mezar şerit yöntemi kullanılarak, nasıl göstermektir. Biz tohum özelliklerine anne ve embriyo genetik etkileri ile ilgilenen beri örnekte, 15 kırpma vahşi melez çapraz türlerinden ayçiçeği tohumu kullandı.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada alanında önceden seçilen zaman aralıklarında tohum çimlenmesi, dormansi ve çeşitli tohum stoklarının mortalite gözlemlemek için tohum mezar şeritleri kullanmak için yöntemler sunuyoruz. tek tek paketler, paketlerin oluşturulması üzerinde şerit ve kompartman yapı (1) hız yalan yerine şeritler kullanmanın avantajları; ve (2) kullanım kolaylığı ve bir paket atlama veya istem dışı bir kaldırma tehlikesi olmadan bir hareket birden fazla bölme kaldırma hızı. Toprak zor ve saha koşul…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Biotech Risk Assessment Grant Program competitive grand no. 2006-39454-17438 to A. Snow, K. Mercer, and H. Alexander from the United States Department of Agriculture, National Institute of Food and Agriculture. Experiments using this method were conducted at and supported by the University of Kansas Field Station, a research unit of the Kansas Biological Survey and the University of Kansas. The authors would like to thank P. Jourdan and E. Regnier for helpful reviews on earlier versions of this manuscript. Additionally, this work was aided by the contributions of the staff at the University of Kansas Field Station, Waterman Farm at the Ohio State University (OSU), the USDA Ornamental Plant Germplasm Center at OSU, and the Seed Biology Lab in the Department of Horticulture and Crop Science at OSU, especially E. Renze, S. Stieve, A. Evans, and E. Grassbaugh, for technical support.
Materials
| Small coin envelopes | Any | ||
| Large coin envelopes | Any | ||
| fine meshed polyester mosquito netting | Any | ||
| high-temperature glue gun | Any | ||
| high-temperature glue stick refills | Any | ||
| Industrial permenant markers | Any | ||
| plastic garden labels | Any | ||
| scissors | Any | ||
| Shovel | Any | ||
| Metal mesh hardward cloth | Any | ||
| Surveyor's flags, multiple colors | Any | ||
| Wet newspaper | Any | ||
| cooler | Any | ||
| blotter paper | Any | ||
| petri dishes | Any | ||
| Temp. controlled growth chamber | Any | ||
| razor blades | Any | ||
| petri dishes | Any | ||
| Tetrazolium chloride | Any | ||
| water | Any | ||
| heat incubator | Any |
Referencias
- Walck, J. L., Baskin, J. M., Baskin, C. C., Hidayati, S. N. Defining transient and persistent seed banks in species with pronounced seasonal dormancy and germination patterns. Seed Sci Res. 15 (3), 189-196 (2005).
- Alexander, H. A., Schrag, A. M. Role of soil seed banks and newly dispersed seeds in population dynamics of the annual sunflower. Helianthus annuus. J Ecol. 91, 987-998 (2003).
- Burnside, O. C., Wilson, R. G., Weiseberg, S., Hubbard, K. Seed longevity of 41 weed species buried 17 years in eastern and western. Weed Sci. 44 (1), 74-86 (1996).
- Baskin, C. C., Baskin, J. M. . Seeds: Ecology, biogeography, and evolution of dormancy and Germination. , (2001).
- Finch-Savage, W. E., Leubner-Metzger, G. Seed dormancy and the control of germination. New Phytol. 171, 501-523 (2006).
- Baskin, J. M., Baskin, C. C. A classification system for seed dormancy. Seed Sci Res. 14 (1), 1-16 (2004).
- Donohue, K., et al. Environmental and genetic influences on the germination of Arabidopsis thaliana in the field. Evolution. 54 (4), 740-757 (2005).
- Roach, D. A., Wulff, R. D. Maternal effects in plants. Ann Rev Ecol Syst. 18, 209-235 (1987).
- Pace, B. A., Alexander, H. M., Emry, J. D., Mercer, K. L. Seed fates in crop-wild hybrid sunflower: crop allele and maternal effects. Evol Appl. 8 (2), 121-132 (2015).
- Alexander, H. M., Emry, D. J., Pace, B. A., Kost, M. A., Sparks, K. A., Mercer, K. L. Roles of maternal effects and nuclear genetic composition change across the life cycle of crop-wild hybrids. Am J Bot. 101 (7), 1176-1188 (2014).
- Stewart, N. C., Matthew, J., Halfhill, D., Warwick, S. I. Transgene introgression from genetically modified crops into their wild relatives. Genética. 4, 806-817 (2003).
- Mercer, K. L., Shaw, R. G., Wyse, D. L. Increased germination of diverse crop-wild hybrid sunflower seeds. Ecol Appl. 16, 845-854 (2006).
- Delouche, J. C., Still, T. W., Rapset, M., Lienhard, M. The tetrazolium test for seed viability. Mississippi Sta Uni Ag Exp Sta Techn Bull. 51, 1-63 (1962).
- Association of Official Seed Analysts. . Tetrazolium Testing Handbook. , (2010).
- Alexander, H. M., Emry, D. J., Pace, B. A., Kost, M. A., Sparks, K. A., Mercer, K. L. Roles of maternal effects and nuclear genetic composition change across the life cycle of crop-wild hybrids. Am J Bot. 10 (7), 1176-1188 (2014).
- Weiss, A. N., Primer, S. B., Pace, B. A., Mercer, K. L. Maternal effects and embryo genetics: germination and dormancy of crop-wild sunflower hybrids. Seed Sci Res. 23, 241-255 (2013).
