Name: reliable method for assessing seed germination, dormancy, and mortality under field conditions
Uploaded: 2016-11-06T13:00:00
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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. Raccogliere seme da più specie o Croci controllata di una singola specie Nota: Questo esempio del seme utilizzato da 15 tipi incrociate all&#39;interno della annuus specie Helianthus (girasole) utilizzando selvaggio, ibrido, e tipi di colture come il genitore materno (che produce seme). <ol><li> Alla fine della stagione di crescita, raccogliere teste di semi maturi in sacchetti etichettati. Pulire seme dal loglio e luogo di semi in buste etichettati con dei genitori a croce in formato sta...

<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>

Qui vi presentiamo i metodi per l&#39;utilizzo di strisce di semi di sepoltura per osservare la germinazione del seme, dormienza e la mortalità delle scorte di sementi diverse in periodi di tempo preselezionato nel campo. I vantaggi di usare strisce anziché singoli pacchetti giacciono in (1) la velocità del nastro e la costruzione compartimento sul creazione di singoli pacchetti; e (2) la facilità e la velocità di rimozione comparti multipli in un unico movimento, senza il pericolo di omettere un pacchetto o la rim...

L&#39;obiettivo generale di questo metodo è quello di valutare in modo affidabile la sopravvivenza seme nel tempo in condizioni di campo. Banche del seme del terreno sono una riserva di dispersi, semi non germinati ancora vitali distribuiti sia sulla superficie del suolo, all&#39;interno lettiera di superficie o all&#39;interno del profilo del suolo, che possono persistere transitoriamente o per molti anni 1,2. Quando i metodi di sepoltura di semi simili a quelli presentati qui sono stati applicati ad uno studio di 17 anni con diverse decine di specie, semi vitali sono stati trovati in molte delle specie testate 3. Seed dormienza è un blocco di germinazione dei semi fino a quando la combinazione appropriata delle condizioni per la sopravvivenza piantina nascono 4. Rimanendo dormiente può permettere semi di sopravvivere condizioni difficili, come ad esempio basse temperature invernali, la limitazione di nutrienti, o siccità stagionale, fino a quando un trigger esterno per la dormienza-release consente per la germinazione. Trigger per dormienza-release possono variare da esposizione al freddo estesi, composti lasciati da fire, o attacco fisico sul cappotto di seme per abrasione o il contatto con gli acidi dello stomaco degli animali 5. Come spunti di germinazione possono essere generi o specie specifici e spesso il risultato di oltre la selezione naturale, disadattivi germinazione dei semi è quella che si verifica in un momento inopportuno, e può causare la mortalità semi o piantine o scarsa crescita delle piantine. Mentre dormienza è stato classificato in un certo numero di tipi basati sui meccanismi di dormienza rilascio (ad esempio, dormienza fisica, dormienza fisiologica), 6 seme dormienza rimane una delle meno argomenti inteso in biologia vegetale. Così, gli studi sul campo che consentono di valutare lo stato dei singoli semi o gruppi di semi in condizioni ecologiche rilevanti hanno una maggiore capacità esplicativa di quelli che semplicemente si basano su prove di germinazione standard in laboratorio. Lo sfruttamento delle caratteristiche del seme note in grado di fornire informazioni sui meccanismi di dormienza. Controllo di dormienza seme è complex, compreso il controllo genetico di fattori fisiologici e morfologici. Mentre una comprensione completa della larghezza di meccanismi dormienza è ancora stata chiarita, un modello generale è emersa, comportante un rapporto di feedback tra i due ormoni vegetali acido gibberellico (GA) e abscissico (ABA) 7. In questo modello generalizzato per semi con una componente fisiologica alla loro dormienza, GA serve come segnale di immissione dormienza, mentre ABA serve a mantenere lo stato dormiente. Effetti genetici materni, nonché l&#39;ambiente di crescita materno può influenzare dormienza e altri tratti di semi, come la dimensione, attraverso i tessuti maternamente generati ei segnali di sviluppo 8. Maternamente generato strutture esterne (o rivestimenti di semi) può mantenere la dormienza, a volte in combinazione con spunti fisiologici. Dal rivestimenti di semi di origine materna sono controllati dai geni della pianta madre, essi potrebbero non riflettere reale make-up genetico nucleare del seme. Noi ci abbiamoEd i acheni Helianthus annuus da una serie di ibrido crop-wild attraversa per prendere in giro questi materna vs. embrione effetti genetici sulle caratteristiche del seme 9,10. Così, disegni di studio che includono diverse specie, i tipi di croce, o genotipi possono raccogliere informazioni circa la ecologia e genetica di semi di dormienza, la germinazione e la sopravvivenza. Un importante esempio di come semi di germinazione e sopravvivenza fenotipi possono influenzare la dinamica delle popolazioni può essere visto in zone ibride colture-wild. Selezione durante la domesticazione delle piante coltivate elimina la maggior parte dormienza e riduce la capacità di un seme di sopravvivere al di fuori della stagione di crescita. Eppure flusso genico, o ibridazione, tra i tipi coltivate e selvatiche nelle zone ibride colture-wild possono reintrodurre alleli nel grano (o varianti genetiche) in una popolazione selvatica, con potenziali effetti sulle dinamiche della banca del seme. Ibridi tra parenti coltivate e selvatiche potenzialmente trovano in zone ibride colture-wild può possedereuna varietà di fenotipi dormienza intermedi, con pochi fenotipi attesi per sopravvivere condizioni di fuori della coltivazione (es mesi invernali) 11. Lo scopo di questo manoscritto è quello di mostrare come, utilizzando il metodo della striscia di sepoltura seme, siamo in grado di valutare la germinazione, dormienza, e la sopravvivenza di una vasta gamma di tipologie di semi in diversi periodi di tempo per indagare la loro variazione naturale in condizioni di campo. Nel nostro esempio, abbiamo impiegato semi di girasole da 15 tipi di ibridi incrociati colture-wild dal momento che siamo interessati ad effetti genetici materni ed embrione sulle caratteristiche del seme.

<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.

Tipi incrociate con vario materna percentuale di parentela e delle colture allele (Tabella 1) differivano tra le date di rimozione in percentuale germinato, non germinato schiacciato, e semi di morti (Fig. 2 e 3). Utilizzando test TZ di semi non germinati, abbiamo trovato alcuni semi dormienti veramente al secondo rimozione (inizio primavera) (Tabella 2), mentre tutti i semi non germinati dalla terza rimozione (primavera...

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

Qui vi presentiamo un protocollo per la valutazione sopravvivenza dei semi, la germinazione e la dormienza in condizioni di campo che utilizzano sepolti, strisce sementi etichettate di test vitalità cloruro di tetrazolio (TZ).

Metodo affidabile per valutare la germinazione dei semi, dormienza, e mortalità in normali condizioni operative

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

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