क्षेत्र की स्थिति के तहत बीज अंकुरण, निद्रा, और मृत्यु दर का आकलन करने के लिए विश्वसनीय विधि
Summary
यहाँ हम दफन, लेबल बीज स्ट्रिप्स और tetrazolium क्लोराइड (चतुर्थ) व्यवहार्यता परीक्षण का उपयोग कर क्षेत्र की स्थिति के तहत बीज उत्तरजीविता, अंकुरण और निद्रा का आकलन करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं।
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
इस विधि के समग्र लक्ष्य मज़बूती से क्षेत्र की शर्तों के तहत समय के साथ बीज अस्तित्व का आकलन करने के लिए है।
मिट्टी बीज बैंकों वितरित या तो मिट्टी की सतह पर, सतह कूड़े के भीतर, या मिट्टी प्रोफाइल के भीतर छितरी हुई है, व्यवहार्य अभी तक ungerminated बीज, जो क्षणिक या कई वर्षों 1,2 के लिए बना रह सकता है के एक आरक्षित हैं। बीज दफन यहाँ प्रस्तुत उन लोगों के लिए इसी तरह के तरीकों कई दर्जन प्रजातियों का उपयोग कर एक 17 साल के अध्ययन के लिए लागू किया गया है, व्यवहार्य बीज 3 का परीक्षण किया प्रजातियों में से कई में पाए गए। बीज निद्रा अंकुरण बीज के लिए जब तक जीवित रहने के अंकुर के लिए शर्तों का उचित संयोजन उठता 4 एक ब्लॉक है। जब तक निद्रा-रिहाई के लिए एक बाहरी ट्रिगर अंकुरण के लिए अनुमति देता है निष्क्रिय शेष, बीज इतनी कम सर्दियों के तापमान, पोषक तत्व सीमा, या मौसमी सूखे के रूप में कठोर परिस्थितियों, जीवित रहने के लिए अनुमति दे सकते हैं। निद्रा-रिहाई के लिए ट्रिगर जोखिम से बढ़ा ठंड, एफ द्वारा छोड़ा यौगिकों करने के लिए भिन्न हो सकते हैंगुस्सा, या घर्षण या जानवर पेट में एसिड 5 के साथ संपर्क के माध्यम से बीज कोट पर शारीरिक हमला। अंकुरण संकेतों पीढ़ी या विशिष्ट प्रजातियों हो सकता है और अक्सर अतीत प्राकृतिक चयन से परिणाम के रूप में, maladaptive बीज अंकुरण जो कि एक अनुचित समय पर होता है, और बीज या अंकुर मृत्यु या गरीब अंकुर विकास में हो सकता है। निद्रा निद्रा रिहाई (जैसे, शारीरिक निद्रा, शारीरिक निद्रा) के तंत्र पर आधारित प्रकार की एक संख्या में वर्गीकृत किया गया है, जबकि 6 बीज निद्रा कम से कम से एक प्लांट बायोलॉजी विषय में समझ में आ बनी हुई है। इस प्रकार, क्षेत्र अध्ययन है कि व्यक्ति के बीज या प्रासंगिक पारिस्थितिक की शर्तों के तहत बीज के समूहों की स्थिति के आकलन के लिए अनुमति देते हैं कि उन लोगों के बस प्रयोगशाला में मानक अंकुरण परीक्षण पर भरोसा करते हैं की तुलना में अधिक व्याख्यात्मक शक्ति है।
ज्ञात बीज विशेषताओं का शोषण निद्रा के तंत्र में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं। बीज निद्रा का नियंत्रण सह हैmplex, शारीरिक और रूपात्मक कारकों के आनुवंशिक नियंत्रण भी शामिल है। निद्रा तंत्र के विस्तार की पूरी समझ अभी तक स्पष्ट हो गया है, वहीं एक सामान्य मॉडल में उभरा है, दो संयंत्र हार्मोन gibberellic एसिड (जीए) और abscisic एसिड (ए.बी.ए.) 7 के बीच एक राय रिश्ते से जुड़े। उनकी निद्रा के लिए एक शारीरिक घटक के साथ बीज के लिए इस सामान्यीकृत मॉडल में, जीए जबकि ए.बी.ए. निष्क्रिय स्थिति बनाए रखने के लिए कार्य करता है, निद्रा रिहाई के लिए संकेत के रूप में कार्य करता है। मातृ आनुवंशिक प्रभाव के साथ ही मातृ विकास पर्यावरण माता के रूप में उत्पन्न ऊतकों और विकास का संकेत है 8 के माध्यम से निद्रा और इस तरह के आकार के रूप में अन्य बीज लक्षण, प्रभावित कर सकते हैं। माता के बाहरी ढांचे (या बीज कवरिंग) उत्पन्न शारीरिक संकेतों के साथ संयोजन में समय पर, निद्रा बनाए रखने के लिए कर सकता है। चूंकि माता के रूप में ली गई बीज कवरिंग माँ संयंत्र के जीन द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं, वे बीज की वास्तविक परमाणु आनुवंशिक मेकअप प्रतिबिंबित नहीं कर सकते। हम हमेंएड फसल जंगली संकर की एक सरणी से सूरजमुखी बीज achenes विशेषताओं पर इन मातृ बनाम भ्रूण आनुवंशिक प्रभाव बाहर तंग करने के लिए पार 9,10। इस प्रकार, अध्ययन डिजाइन कि विभिन्न प्रजातियों, पार प्रकार, या जीनोटाइप में शामिल हैं के बारे में जानकारी बटोरने कर सकते हैं पारिस्थितिकी और बीज निद्रा, अंकुरण और अस्तित्व की आनुवंशिकी।
कैसे बीज अंकुरण और अस्तित्व phenotypes जनसंख्या गतिशीलता को प्रभावित कर सकते हैं की एक महत्वपूर्ण उदाहरण फसल जंगली संकर क्षेत्रों में देखा जा सकता है। पौधों की खेती की पातलू दौरान चयन सबसे निद्रा समाप्त और एक बीज की बढ़ती मौसम के बाहर जीवित रहने की क्षमता कम कर देता है। फिर भी जीन प्रवाह, या संकरण, खेती और जंगली प्रकार के बीच फसल जंगली क्षेत्रों में संकर बीज बैंक गतिशीलता पर संभावित प्रभाव के साथ एक जंगली आबादी में फसल alleles (या आनुवंशिक वेरिएंट) reintroduce कर सकते हैं। खेती और जंगली रिश्तेदारों के बीच संकर संभावित फसल जंगली संकर क्षेत्रों में पाया अधिकारी हो सकता हैमध्यवर्ती निद्रा phenotypes की एक किस्म है, केवल कुछ ही खेती (जैसे, सर्दियों के महीनों) 11 के बाहर की स्थिति जीवित रहने के लिए उम्मीद phenotypes के साथ।
इस पांडुलिपि के उद्देश्य को दिखाने के लिए, बीज दफन पट्टी पद्धति का उपयोग करके, हम इस क्षेत्र की शर्तों के तहत उनके प्राकृतिक विभिन्नता जांच करने के लिए अलग अलग समय समय पर अंकुरण, निद्रा, और बीज प्रकार की एक सीमा के अस्तित्व का मूल्यांकन कर सकते है। हमारे उदाहरण में, हम 15 फसल जंगली संकर पार प्रकार से सूरजमुखी के बीज कार्यरत बाद से हम बीज विशेषताओं पर मातृ एवं भ्रूण आनुवंशिक प्रभाव में रुचि रखते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
यहाँ हम इस क्षेत्र में चुने हुए समय समय पर बीज अंकुरण, निद्रा और विविध बीज कंपनियों के शेयरों की मृत्यु दर निरीक्षण करने के लिए बीज दफन स्ट्रिप्स का उपयोग करने के लिए तरीके प्रस्तुत करते हैं। स्ट्रिप्स…
Disclosures
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 |
References
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