Tarla Şartlarında Tohum çimlenme, dormansi ve Ölümlerini değerlendirilmesi için güvenilir yöntem

Özet

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.

Özet

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.

Giriş

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.

Protokol

1. Birden fazla Türlerin veya Tek Türlerin Kontrollü çarpılar gelen Seed toplayın

Not: Anne (tohum üreten) ebeveyn olarak vahşi, karma ve mahsul türlerini kullanarak türler Helianthus annuus (ayçiçeği) içinde 15 çapraz türlerinden Bu örnek kullanılan tohum.

1. büyüme mevsiminin sonunda, etiketli torbalarda olgun tohum kafaları toplamak. Standart formatta (yani anne x baba) ebeveyn çapraz tip etiketli zarf içerisinde saman ve yer tohumdan temiz bir tohum.
2. aynı ebeveyn çapraz türlerinin eşit sayıda tohumun eşit miktarda kullanarak büyük zarf içinde birlikte toplu tohum. Örneğin, aynı anne ve baba anne ile 10 arası türlerinden 100 tohum. belirlenmesi (çapraz tip) bilgilerle zarfları etiketleyin. Bu büyük zarflar Bölüm 2 mezar şeritler doldurulmasında kullanılacak tohum ustalar vardır.

	anne Veli
babalık Veli	Düzensiz: WXW	F 1: WXC	Mahsul: CXC
Düzensiz: WXW	0% WXW	% 25 F 1 XW †	% 50 CXW †
BC: WxF1 veya F1xW	% 12.5 WxBC	% 37,5 F 1 XBc	% 62.5 CxBC
F 1: WXC	% 25 wxf 1 †	% 50 F 1 xf 1	% 75 CXF 1 †
F 2: F 1 xf 1	% 25 wxf 2	% 50 F 1 xf 2	% 75 CXF 2
Mahsul: CXC	% 50 WXC †	% 75 F 1 xC †	% 100 CXC

Tablo 1. Ebeveyn çapraz tEl polinasyon. Ayçiçeği bitki vahşi hibrid çapraz türlerinden imal Dosya türleri tohum gömülme deneyde kullanım için elde tozlaşma üretilmiştir. Tüm çapraz tipleri için, anne ebeveyn ilk olarak listelenir ve baba ebeveyn ikinci listelendi. † ile işaretlenmiş Çapraz tip aynı% kırpma allel ancak farklı anne anne ile karşılıklı çapraz tip çiftleri bir parçasıdır. Pace, Ba ve diğ: Tablo daha önce yayınlanmıştır. (2015) ^15.

2. Özel Tohum Defin Şeritler oluşturun

NOT: Bu örnekte, üç kaldırma tarih tedaviler ve 15 çoğaltır vardı, bu yüzden toplam 45 şeritler gerekli. Bu örnek şerit başına 15 bölme yüzden, biz 15, 7 x 10 cm bölmeleri ev için yeterli ince örgülü polyester kumaş ya da sivrisinek örgü gereklidir kullanır. Bkz: Şekil 1.

1. Her tohum şerit için kumaş 20 x 105 cm şerit keserek başlayın.
2. Daha sonra ikiye kumaşı katlayın, ölçün ve bölmeleri işaretleyin. Bir HIG kullanarakh-sıcaklık tutkal tabancası, bir kısa (10 cm) ucunu mühür. Tutkal biraz, fakat tamamen soğuduktan sonra, bir yalıtım oluşturmak için bir araya kumaş tarafı basın.
   DİKKAT: Cilde temas uzamış ise Yüksek sıcaklık tutkal ve yapıştırıcı tabancası uçları yanıklara neden olabilir.
3. Her bölme işareti açık kısa sonuna kadar katlanmış kenarından Tutkal hatları. bölmeleri arasında deliksiz mühürler sağlamak için tutkal çizgisinde birlikte iki kumaş tarafı basın. bölmeleri arasında göç tohumları deneysel hata katkıda bulunur.
   NOT: Şimdi bölmeleri oluşturulmuş olduğunu, katlanmamış kenar tohum ve onların kimlik bilgilerini (çapraz tip adı) almak için açık ve hazır kalmalıdır.
4. Rastgele her şerit için bölmelere tohum çapraz türleri atayın.
   1. tohum muntazam sayısı (her bölüm için 20 Bu örnekte kullanılan) tohum bölmeleri doldurun. Onlar edebiliyoruz böylece etiketler için, cut-to-fit plastik bahçe dart endüstriyel kalıcı işaretleri kullanmakmezar dayanabilir.
      NOT: Alternatif etiketleme yöntemleri kullanılabilir.
   2. Her bölme tohum ve etiket ile doldurulduktan sonra, yüksek sıcaklık tutkal tabancası ile hemen bölmesini kapatın. tüm tohum şeridi tamamen kapalı kadar devam edin. tekrarlanan, blok ve / veya tedavi bilgileri birinci bölme genel şerit etiketleyin.
      NOT: Biz zamansal giderim, blok vardı ve blok içinde şeritler çoğaltmak beri çalışma için, bu bilgilerin tümünü dahil.
   3. Bir sonraki şerit geçmeden önce gerektiği gibi bölmeleri ve spot tutkal arasındaki boşlukların kontrol edin.

Ayrı bölmelere için çapraz tip kimlik gösteren mezar şeridi Şekil 1. Defin tohum şerit şematik. Örnek. Anne ebeveyn ikinci listelenen baba ebeveyn ile ilk sırada listelenir. Renkler farklı anne ebeveynlik belirtmekürün için F ₁ melez için mavi, vahşi sarı ve kırmızı ile. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

3. Alanında Tohum Şeritler Bury

1. Evin şeritler belirtilen derinliğe kadar araziler Dig. analizde subplot gibi (bu örnekte, çapraz tip) ana arsa ve bölme kimlik olarak kullanılmak üzere şeritler rasgele kaldırma tarihi sağlamak için düzenlenmiş olan tek tek blok şeritler atama.
2. toprakla şeritler örtün. Kesim metal örgü donanım bez gömülü şeritler üzerinde araziler ve yeri 10 cm'den büyük olması. toprak kenarları ve kapak bez kenarları korumak için U-işaretçilerine kullanın.
   NOT: Bu kaplama Burrowing tohum yırtıcı hariç içindir. Başka bir seçenek olarak, Mercer ve ark., ¹³ inşa edilmiş ve saha loca yoğun gopher basınç nedeniyle tohum şeritleri çevrili donanım bez kutuları gömülüyon.)
3. şerit konumu ve kaldırma tarihleri ​​açık yazılı kayıtları tamamlayacak ayırt renkli haritacılara ait bayrakları yerleştirin.

4. Şeritler ÇıkardıSARAYBOSNA ve Seed değerlendirin

1. Belirli bir kaldırma bugüne kadar atanan tohum şeritleri Kazıp. onlar tohum değerlendirme yer alacak laboratuvar ulaşana kadar serin, nemli ortamda şeritler koruyun. Bu ıslak gazete şeritleri ambalaj ve taşıma veya gece boyunca nakliye için bir soğutucu yerleştirerek gerçekleştirilebilir.
2. şeritler yeterli olduğunu, dış enkaz olacak karanlık değil tohumlar temizlenene kadar su içinde şeritlerden çamur ve toprak durulayın.
3. Bir anda açık bir bölme kesmek için makas kullanın. çimlenmiş tohum sayın ve bunları kaldırın. Açıkça ölü tohumlar (örneğin, çürüyen ya da çürümüş tohumlar) sayın. ayrıca, Filizlenmemiş uyuyan ve ölü tohumları ayırmak için etiketli, ıslak Petri boyutlu kurutma kağıdı üzerine Filizlenmemiş tohumları yerleştirin.
   1. Filizlenmemiş ile Petri kapları yerleştirin25 ° C / 10 ° C 12 saat gündüz / gece: Standart çimlenme koşulları için bir büyüme odası setine tohumları. Tohumlar bir hafta çimlenme izin verin. , Canlı olarak bu saymak, ancak saha koşullarında çimlenme yoktu çünkü Filizlenmemiş anlamına herhangi.
4. Büyüme odası işlemden sonra deneme tetrazolyum klorit (TZ) ¹³ kullanılarak canlılık açısından Filizlenmemiş tohumları kalmıştır. Bunu başarmak için, AOSA Tetrazolium Test Handbook ¹⁴ kullanılarak çalışma türleri için TZ uygun bir yüzde çözelti hazırlayın. Bu örnek için, bir% 1 çözeltisi kullanılır.
   1. yarısında Filizlenmemiş tohumları kesin ve bir yarısını yerleştirin embriyo ve endosperm tohum karşılamak için yeterli TZ çözeltisi içeren bir Petri kabındaki görünür idi (tohumlar, bu tamam yüzer olabilir).
   2. 30 ° C'ye ayarlanmış bir inkübatöre TZ Petri kapları yerleştirin ve 3 saat beklemek. arzu edildiği takdirde daha yüksek sıcaklıklar, daha hızlı bir reaksiyon neden olur, ancak bir risk overstaining: Not.
5. inkübatör Petri kutularına çıkarın ve değerlendirir. lekesiz tohumlar ölü iken kendi embriyolar kırmızı lekeli tohumlar, germinable bulunmaktadır. ayırt edici marjinal durumlarda ve özellikle türler üzerinde daha fazla ayrıntı için AOSA Tetrazolium Test El Kitabı danışın.

Sonuçlar

Çeşitli anne ebeveynlik ve kırpma alel yüzdesi (Tablo 1) ile çapraz tip yüzde Filizlenmemiş çimlenmiş çıkarma tarihleri arasında farklılık ve ölü tohum (Şek. 2 ve 3). Üçüncü kaldırma (yay) tarafından Filizlenmemiş tüm tohumlar gerçekten atıl olduğu tespit edildi ise Filizlenmemiş tohumların TZ testini kullanarak, biz, ikinci kaldırma (erken ilkbahar) (Tablo 2) bazı gerçekten uyuyan tohuml...

Tartışmalar

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...

Malzemeler

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