对于在野外条件下评估种子萌发，休眠和死亡率可靠的方法

摘要

在这里，我们提出了利用掩埋，标记种子带和四氮唑（TZ）的可行性试验在野外条件下评估种子存活，萌发和休眠的协议。

摘要

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.

引言

该方法的总的目标是可靠地评估种子生存随时间在野外条件下。

土壤种子库的分布无论是在土壤表面，地面枯枝落叶层内，或在土壤剖面分散的，可行的但萌发的种子，可以瞬时或多年坚持^1,2的储备。当类似的这里提出的种子埋藏方法应用于使用几种十余种了17年的研究中，可行的种子在许多测试³种被发现。种子休眠是种子发芽直到对幼苗存活的条件适当的组合出现⁴块。剩下的休眠可以让种子恶劣条件下生存，如冬季气温低，营养限制，或季节性干旱，直到休眠释放外部触发允许发芽。触发器休眠释放可以从曝光而异用f左延长冷，化合物愤怒，或通过摩擦或动物胃酸⁵接触的种皮物理攻击。作为发芽线索可以是属或种特异性，通常从过去自然选择造成的，适应不良种子萌发是发生在不适当的时间，并可能导致种子或秧苗死亡率或幼苗生长不良。而休眠已被分类成若干基于休眠解除（ 例如 ，物理休眠，生理休眠）的机制的类型^，6种子休眠保持在植物生物学的至少一个明白的主题。因此，现场研究，允许对个人的种子或相关的生态条件下的种子组的状态评估比那些单纯依靠在实验室标准发芽试验更高的解释力。

已知的种子特性研究开发能够洞察休眠机制。种子休眠的控制是合mplex，包括生理和形态遗传因素控制。虽然休眠机制的广度有充分的认识还有待阐明，一般的模式已经出现，涉及到两个植物激素赤霉素（GA）和脱落酸^（ABA）7之间的反馈关系。在用于与生理组件到其休眠种子这个广义模型，GA用作信号为休眠解除，而ABA用于保持休眠状态。母体遗传效应以及母体的生长环境可以影响休眠等种子性状，如大小，通过母体产生的组织和发育信号^8。母体产生的外部结构（或种子覆盖物）可以保持休眠状态，在生理线索相结合倍。由于母源种子覆盖物是由母体植物的基因控制的，他们可能不能反映种子的实际核基因组成。我们有我们ED农作物野生杂交的数组向日葵瘦果跨越梳理出种子的特性，这些孕妇与胎儿遗传效应^9,10。因此，研究设计，包括品种多样，交叉型，或基因型可以收集有关信息生态与种子休眠，发芽和生存的基因。

种子萌发和生存的表型如何影响人口动态的一个重要例子可以在作物野杂区可以看出。栽培植物的驯化期间选择消除了大部分休眠并减少种子对生长期的外生存的能力。然而，在作物野杂区基因流动，或杂交，耕地和野生类型之间可以重新提出作物的等位基因（或基因变异）到一个野生种群，对种子库的潜在影响。培育和野生近缘种之间的杂交种作物野杂区发现的潜在可能拥有各种中间休眠表型，预计将种植（ 如冬季^）11以外的生存条件，只有少数的表型。

这份手稿的目的是展示如何使用种子埋藏带的方法，我们可以评估发芽，休眠，以及一系列的种子种生存在不同的时间段进行调查野外条件下的自然变化。在我们的例子中，我们采用葵花籽从15作物野杂交类型，因为我们感兴趣的种子特性的孕产妇和胎儿遗传效应。

研究方案

1.从多个物种或品种单一控制杂交种子收集

注意:使用野性，混合动力，和作物类型作为母体（制种）母种向日葵 （向日葵）内15个十字型本例使用的种子。

1. 在生长季节结束后，收集袋标有成熟的种子头。从谷壳和地点种子标有标准格式（ 即产妇点¯x父）亲十字型信封干净的种子。
2. 散装种子一起在大信封用的种子等量从同等数量的同一父母跨类型。例如，从10跨种100粒种子用相同的母系和父系父母。与识别（交叉型）标签上的信封。这些大信封大师的种子在第2节灌墓葬条使用。

	母本
父本	野:WXW	˚F1:WXC	作物:CXC
野:WXW	0％WXW	25％F 1 xW，它们†	50％CXW†
BC:WxF1或F1xW	12.5％WxBC	37.5％F 1 XBC	62.5％CxBC
˚F1:WXC	25％WXF 1†	50％F 1 xF的1	75％的CxF 1†
F 2:F 1 xF的1	25％WXF 2	50％F 1 xF的2	75％的CxF 2
作物:CXC	50％WXC†	75％F 1 XC†	100％CXC

表1.家长交Ť从人工授粉向日葵作物野杂交种生产ypes制作以手工授粉种子埋藏实验中使用。对于所有类型的交叉，母本列第一和父本第二上市。标有†跨类型与同一作物％等位基因，但不同的母本相互十字型对的一部分。表先前已发表于:吴佩慈，BA 等 。 （2015年^）15。

2.创建自定义种子埋藏条

注:在这个例子中，我们有三个去除日期的治疗和15重复，所以我们所需总45条。本例使用每带15车厢的话，我们需要足够的细孔涤纶织物或蚊帐容纳15，7×10cm的车厢。 见图1。

1. 通过削减织物20×105厘米条每个种子带开始。
2. 测量和标记车厢，然后对折织物。使用HIGH-高温胶枪，封口一短（10厘米）结束。一旦胶水冷却略有下降，但不完全，按面料双方共同打造一个密封。
   注意:高温胶和胶枪技巧可引起灼伤，如果与皮肤接触的延长。
3. 胶线从折叠边缘在每个隔间标记开短端。按两种织物双方共同沿着胶线，确保密封件不室之间的孔。种子车厢之间迁移造成实验误差。
   注:现在，车厢已创建，展开的边缘应保持开放并准备接收种子和他们的身份信息（交叉型名称）。
4. 随机分配的种子交叉类型车厢每个带。
   1. 填充种子隔间具有均匀数目的种子（20为每个隔室在本实施例中使用）。对于标签，使用上切到合适的塑料飞镖园工业记号笔，使他们能够承受埋葬。
      注:可使用的替代标记方法。
   2. 每个隔室填充有种子和其标签后，立即密封隔室与高温胶枪。继续进行，直到整个种子带被完全密封。在用复制，嵌段和/或治疗信息的第一隔室标签整体带。
      注:对于我们的研究，因为我们有时间清除，块和块中的复制条，我们包括所有这些信息。
   3. 检查车厢和现货胶之间的缝隙上移动到下一个条之前需要。

图1.埋葬种子带图。显示了各个隔间跨类型识别埋藏带的例子。母本列第一与第二上市父本。颜色表示不同的母系血统，黄色的野生，蓝色杂种F _1，红色作物。 请点击此处查看该图的放大版本。

3.种子埋在条领域

1. 挖地块到指定深度的房子带。分配条，其中条带被随机地布置，以允许移除日期各个块以用作如在分析的副区的主要情节和隔室的身份（在本例中，十字型）。
2. 覆盖用土带。切割金属网金属布比超过埋条情节和地方大10厘米。使用U-引脚与地获得边缘和盖布边。
   注意:这是覆盖排除穴居种天敌。作为另一种选择，美世等 ¹³构造埋包围由于激烈的gopher压力种子带在自己的领域LOCA硬件布盒化）。
3. 将彩色验船师的标志来区分条的位置和拆除日期，以补充明确的书面记录。

4.挖掘和条种子评估

1. 挖分配给给定移除日期种子条。保持在阴凉潮湿的环境条，直到他们到达实验室，种子的评估将发生。这可通过在湿报纸包裹片和放置在运输或过夜航运冷却器来实现。
2. 从冲洗淤泥带和土壤中水，直到条是不够干净外部碎片不会晦涩种子。
3. 用剪刀在一次划开一个隔间。计数发芽的种子，并删除它们。显然伯爵死种子（ 如腐烂，或腐烂的种子）。广场上标记，湿Petri网规模的吸墨纸未萌发的种子进一步区分未萌发，休眠和死亡的种子。
   1. 将培养皿萌发的种子成标准的发芽条件下生长室集:25℃/ 10℃，12小时昼/夜。允许1周种子发芽。任何做的，计为可行，但萌发的，因为他们没有在野外条件下发芽。
4. 生长室处理后，测试采用四氮唑^（TZ）13剩余未萌发的种子活力。要做到这一点，弥补了TZ适当的使用AOSA四氮唑测试手册¹⁴本研究物种％的溶液。对于这个例子，使用了1％的溶液。
   1. 切未萌发的种子的一半，并把一半是在胚和胚乳在含有足够的TZ解决方案覆盖种子培养皿中可见（种子可能是浮动的，这是正常的）。
   2. 放置TZ的培养皿入设定在30℃的培养箱中，并等待3小时。注:较高的温度将导致更快的反应，如果需要的话，但overstaining是有风险的。
5. 从孵化器中取出培养皿和评估。在他们的胚胎已经染成红色的种子可萌发，同时未染色的种子都死了。关于区分边际案件和特定物种的详细咨询AOSA四氮唑测试手册。

结果

交叉类型具有不同母体亲子和作物等位基因百分比（ 表1）在整个去除日期不同百分比萌发，萌发的和死的种子（图2和3）。使用未萌发的种子TZ测试，我们发现一些真正的休眠的种子在第二去除（早春）（ 表2），而由第三去除（春季）未萌发的种子都被认为是真正的休眠状态。

讨论

在这里，我们目前使用的种子埋藏带在现场预选的时间段来观察种子发芽，休眠和多样化种子储备的死亡方法。用条而不是单个数据包在于（1）条和隔间建设创造了单个数据包的速度的优势;和（2）的难易程度和在一个运动中除去多个隔间没有遗漏的分组或无意地去除一个的危险的速度。作为两个这里介绍的实施例中除去的日期是在冬季当土壤硬和现场条件是冷，这种方法降低了劳动和人为错误?...

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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