Name: reliable method for assessing seed germination, dormancy, and mortality under field conditions
Uploaded: 2016-11-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Reliable Method for Assessing Seed Germination, Dormancy, and Mortality under Field Conditions at JoVE.com

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.

1. Verzamel Zaad uit Multiple Species of Controlled Kruisen van een Single Species Opmerking: Dit voorbeeld gebruikt zaad uit 15 kruis types binnen de soort Helianthus annuus (zonnebloem) met behulp van wild, hybride, en de soorten gewassen als de moeder (zaad produceren) ouder. <ol><li> Aan het einde van het groeiseizoen, het verzamelen van rijpe zaad hoofden in gelabelde zakken. Clean zaad van kaf en plaats zaad in enveloppen gelabeld met oudertype kruis in standaard formaat (dat wil zeggen,</em...

<ol>
	<li>Walck, J. L., Baskin, J. M., Baskin, C. C., Hidayati, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defining+transient+and+persistent+seed+banks+in+species+with+pronounced+seasonal+dormancy+and+germination+patterns.">Defining transient and persistent seed banks in species with pronounced seasonal dormancy and germination patterns.</a> Seed Sci Res. 15 (3), 189-196 (2005).</li><li>Alexander, H. A., Schrag, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+soil+seed+banks+and+newly+dispersed+seeds+in+population+dynamics+of+the+annual+sunflower.+Helianthus+annuus.">Role of soil seed banks and newly dispersed seeds in population dynamics of the annual sunflower. Helianthus annuus.</a> J Ecol. 91, 987-998 (2003).</li><li>Burnside, O. C., Wilson, R. G., Weiseberg, S., Hubbard, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seed+longevity+of+41+weed+species+buried+17+years+in+eastern+and+western.">Seed longevity of 41 weed species buried 17 years in eastern and western.</a> Weed Sci. 44 (1), 74-86 (1996).</li><li>Baskin, C. C., Baskin, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Seeds: Ecology, biogeography, and evolution of dormancy and Germination. , (2001).</li><li>Finch-Savage, W. E., Leubner-Metzger, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seed+dormancy+and+the+control+of+germination.">Seed dormancy and the control of germination.</a> New Phytol. 171, 501-523 (2006).</li><li>Baskin, J. M., Baskin, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+classification+system+for+seed+dormancy.">A classification system for seed dormancy.</a> Seed Sci Res. 14 (1), 1-16 (2004).</li><li>Donohue, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+and+genetic+influences+on+the+germination+of+Arabidopsis+thaliana+in+the+field.">Environmental and genetic influences on the germination of Arabidopsis thaliana in the field.</a> Evolution. 54 (4), 740-757 (2005).</li><li>Roach, D. A., Wulff, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maternal+effects+in+plants.">Maternal effects in plants.</a> Ann Rev Ecol Syst. 18, 209-235 (1987).</li><li>Pace, B. A., Alexander, H. M., Emry, J. D., Mercer, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seed+fates+in+crop-wild+hybrid+sunflower:+crop+allele+and+maternal+effects.">Seed fates in crop-wild hybrid sunflower: crop allele and maternal effects.</a> Evol Appl. 8 (2), 121-132 (2015).</li><li>Alexander, H. M., Emry, D. J., Pace, B. A., Kost, M. A., Sparks, K. A., Mercer, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+maternal+effects+and+nuclear+genetic+composition+change+across+the+life+cycle+of+crop-wild+hybrids.">Roles of maternal effects and nuclear genetic composition change across the life cycle of crop-wild hybrids.</a> Am J Bot. 101 (7), 1176-1188 (2014).</li><li>Stewart, N. C., Matthew, J., Halfhill, D., Warwick, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transgene+introgression+from+genetically+modified+crops+into+their+wild+relatives.">Transgene introgression from genetically modified crops into their wild relatives.</a> Genetics. 4, 806-817 (2003).</li><li>Mercer, K. L., Shaw, R. G., Wyse, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+germination+of+diverse+crop-wild+hybrid+sunflower+seeds.">Increased germination of diverse crop-wild hybrid sunflower seeds.</a> Ecol Appl. 16, 845-854 (2006).</li><li>Delouche, J. C., Still, T. W., Rapset, M., Lienhard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tetrazolium+test+for+seed+viability.">The tetrazolium test for seed viability.</a> Mississippi Sta Uni Ag Exp Sta Techn Bull. 51, 1-63 (1962).</li><li>Association of Official Seed Analysts. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Tetrazolium Testing Handbook. , (2010).</li><li>Alexander, H. M., Emry, D. J., Pace, B. A., Kost, M. A., Sparks, K. A., Mercer, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+maternal+effects+and+nuclear+genetic+composition+change+across+the+life+cycle+of+crop-wild+hybrids.">Roles of maternal effects and nuclear genetic composition change across the life cycle of crop-wild hybrids.</a> Am J Bot. 10 (7), 1176-1188 (2014).</li><li>Weiss, A. N., Primer, S. B., Pace, B. A., Mercer, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maternal+effects+and+embryo+genetics:+germination+and+dormancy+of+crop-wild+sunflower+hybrids.">Maternal effects and embryo genetics: germination and dormancy of crop-wild sunflower hybrids.</a> Seed Sci Res. 23, 241-255 (2013).</li></ol>

Hier presenteren we werkwijzen voor het toepassen zaad begraven strips zaadkieming, latentie en mortaliteit van diverse zaadvoorraden nageleefd vooraf gekozen tijdsperioden in het veld. De voordelen van strips in plaats van individuele pakketten liggen in (1) de snelheid van de strip en compartiment constructie over de schepping van afzonderlijke verpakkingen; en (2) het gemak en de snelheid van het verwijderen van meerdere compartimenten in een beweging zonder het gevaar van een pakket weglaten of verwijderen van een o...

Het algemene doel van deze methode is om op betrouwbare wijze te beoordelen zaad overlevingskans na verloop van tijd onder veldomstandigheden. Bodem zaadbanken zijn een reserve van verspreid, levensvatbare nog ongekiemde zaden verspreid, hetzij op het bodemoppervlak, in oppervlakte zwerfvuil, of binnen het bodemprofiel, die tijdelijk of voor vele jaren 1,2 kan aanhouden. Wanneer zaad begrafenis werkwijzen vergelijkbaar met die die hier werden aangebracht op een 17 jaar durende studie gebruikt tientallen soorten, werden levensvatbare zaden in veel van de geteste species 3. Kiemrust is een blok aan het ontkiemen zaad tot de juiste combinatie van de voorwaarden voor zaailingen overleven ontstaan 4. Resterende slapende kan toestaan ​​zaden zware omstandigheden, zoals lage temperaturen in de winter, beperking van voedingsstoffen, of seizoensgebonden droogte te overleven, totdat een externe trigger voor kiemrust afgifte zorgt voor kieming. Maakt naar kiemrust afgifte kan variëren van uitgebreide blootstelling aan koude, verbindingen achtergelaten door fire, of fysieke aanval op de zaadhuid door middel van schuren of contact met de maag dier zuren 5. Zoals ontkieming signalen geslachten of species specifiek kunnen zijn en vaak resulteren uit vroegere natuurlijke selectie, onaangepaste zaadkieming wat plaatsvindt op een ongeschikt moment, en kan leiden tot sterfte of zaailingen of slechte groei van zaailingen. Hoewel slaaptoestand is ingedeeld in een aantal typen gebaseerd op de mechanismen slaaptoestand afgifte (bijvoorbeeld fysieke slaaptoestand, fysiologische rusttoestand), 6 kiemrust blijft een van de minst begrepen onderwerpen plantenbiologie. Zo veldstudies die het mogelijk maken voor de beoordeling van de status van individuele zaden of groepen zaden onder relevante ecologische omstandigheden hebben een hogere verklarende kracht dan die gewoon vertrouwen op standaard kiemproeven in het laboratorium. Exploitatie van de bekende zaad kenmerken kan inzicht geven in de mechanismen van kiemrust. Controle van de kiemrust is complex, met inbegrip van genetische controle van de fysiologische en morfologische factoren. Terwijl een volledig begrip van de breedte slaaptoestand mechanismen is nog niet opgehelderd, is een algemeen model ontstaan, waarbij een terugkoppeling tussen de twee planthormonen Gibberellinezuur (GA) en abscisinezuur (ABA) 7. In deze algemene model voor zaden met een fysiologische component om hun slaaptoestand, Georgië dient als signaal voor de slaaptoestand release, terwijl ABA dient om de slapende toestand te houden. Maternale genetische effecten, evenals de moederlijke groei milieu kunnen beïnvloeden latentie en andere zaad kenmerken, zoals grootte, door middel van de moeder gegenereerd weefsels en ontwikkelingsstoornissen signalen 8. Moederdier gegenereerde externe structuren (of zaad afdekkingen) kunnen slaaptoestand handhaven, soms in combinatie met een fysiologische cues. Omdat maternale zaad bekledingen worden gecontroleerd door de genen van de moeder plant, kunnen zij niet overeen met het zaad van de werkelijke nucleaire genetische make-up. We hebben onsed de Helianthus annuus achenes uit een scala aan gewas-wild hybride kruisen om plagen uit deze moeders vs. embryo genetische effecten op het zaad kenmerken 9,10. Dus studie ontwerpen die diverse soorten, kruis types, of genotypes bevatten u informatie over het verzamelen ecologie en genetica van kiemrust, kieming en overleving. Een belangrijk voorbeeld van hoe zaadkieming en overleving fenotypes kan invloed hebben op de populatiedynamiek kan worden gezien in gewas-wild hybride zones. Selectie tijdens acclimatisering van cultuurgewassen elimineert de meeste latentie en vermindert het vermogen van een zaad overleven buiten het groeiseizoen. Maar gene flow, of hybridisatie, tussen de gecultiveerde en wilde soorten in gewasspecifieke wild hybride zones kan gewas allelen (of genetische varianten) opnieuw in een wilde populatie, met mogelijke effecten op de zaadbank dynamiek. Hybriden tussen gecultiveerde en wilde verwanten potentieel gevonden in gewas-wild hybride zones kunnen bezittendiverse tussenproduct slaaptoestand fenotypes, met slechts enkele fenotypen wordt naar omstandigheden te overleven buiten kweken (bijv wintermaanden) 11. Het doel van dit manuscript is om de werking te tonen, met de zaad begraven strookmethode, kunnen we kiemkracht, latentie en overleving van diverse zaadsoorten op verschillende tijdsperioden evalueren hun natuurlijke variatie onder veldomstandigheden onderzocht. In ons voorbeeld hebben we gebruik gemaakt zonnebloempitten van 15 gewasspecifieke wild hybride kruis types omdat we geïnteresseerd zijn in de moeder en embryo genetische effecten op zaad kenmerken.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="440">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col span="2" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:240px;">Small coin envelopes</td>
			<td style="width:72px;">Any</td>
			<td style="width:64px;"></td>
			<td style="width:64px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Large coin envelopes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">fine meshed polyester mosquito netting</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">high-temperature glue gun</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">high-temperature glue stick refills</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Industrial permenant markers</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">plastic garden labels</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">scissors</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Shovel</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Metal mesh hardward cloth</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Surveyor&#39;s flags, multiple colors</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Wet newspaper</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">cooler</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">blotter paper</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">petri dishes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Temp. controlled growth chamber</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">razor blades</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">petri dishes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Tetrazolium chloride</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">water</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">heat incubator</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

reliable method for assessing seed germination, dormancy, and mortality under field conditions

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.

Cross types met gevarieerde moederlijke afstamming en gewas allel percentage (tabel 1) verschilde over het verwijderen data in procent ontkiemd, ongekiemde, en dode zaad (fig. 2 en 3). Gebruik TZ testen van ongekiemde zaden, vonden we enkele werkelijk slapende zaden in de tweede verwijdering (lente) (Tabel 2), terwijl alle zaden ongekiemde de derde verwijdering (spring) bleken werkelijk blijven liggen. <p class="jove...

Watch this Scientific Journal Video about Reliable Method for Assessing Seed Germination, Dormancy, and Mortality under Field Conditions at JoVE.com

Reliable Method for Assessing Seed Germination, Dormancy, and Mortality under Field Conditions

Hier presenteren we een protocol voor de beoordeling van het zaad overleving, kieming en kiemrust onder veldomstandigheden gebruik begraven, geëtiketteerd zaad strips en tetrazolium chloride (TZ) levensvatbaarheid testen.

Betrouwbare methode voor het beoordelen van zaadkieming, zaadrust en Sterfte onder veldomstandigheden

We describe techniques for approximating seed bank dynamics over time using Helianthus annuus as an example study species. Strips of permeable polyester ...

Research

JoVE Journal

Environment

Surface Renewal: An Advanced Micrometeorological Method for Measuring and Processing Field-Scale Energy Flux Density Data

Advanced micrometeorological methods have become  increasingly important in soil, crop, and environmental sciences.  For many scientists without formal ...

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

Een snelle en efficiënte methode voor het beoordelen van pathogeniteit van Ustilago maydis op maïs- en teosintelijnen

Maize is a major cereal crop worldwide. However, susceptibility to biotrophic pathogens is the primary constraint to increasing productivity. U. maydis is ...

Preparation and Testing of Plant Seed Meal-based Wood Adhesives

Opstellen en testen van Plant Seed Meal-gebaseerde houtlijmen

Recently, the interest in plant seed meal-based products as wood adhesives has steadily increased, as these plant raw materials are considered renewable ...

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Geijkte Passive Sampling - Multi-plot Field Metingen van NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissies met een combinatie van Dynamic Tube Methode en passieve samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Sediment Core Sectioning and Extraction of Pore Waters under Anoxic Conditions

Sediment Core Sectioning en extractie van Pore Waters onder anoxische omstandigheden

We demonstrate a method for sectioning sediment cores and extracting pore waters while maintaining oxygen-free conditions. A simple, inexpensive system is ...

Modification and Application of a Leaf Blower-vac for Field Sampling of Arthropods

Wijziging en toepassing van een bladblazer-vac voor Field Sampling geleedpotigen

Rice fields host a large diversity of arthropods, but investigating their population dynamics and interactions is challenging. Here we describe the ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Meten en in kaart brengen van patronen van bodemerosie en afzetting aan de bodem carbonaat concentraties onder beheer van de landbouw gerelateerde

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

Een flexibele goedkope hydrocultuur systeem voor de beoordeling van de Plant reacties op kleine moleculen onder steriele omstandigheden

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

Laboratorium en veld Protocol voor het schatten van blad erosie vanaf Dendrogeomorphology

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to ...

Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

Beoordeling van de zwevende deeltjes verwijderen capaciteiten van boom verlaat

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...