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. Samle Seed fra flere arter eller Kontrollerte Crosses av en enkelt art Merk: Dette eksemplet brukt frø fra 15 krysstyper innenfor arten solsikke (solsikke) ved hjelp av wild, hybrid, og avlingstyper som mors (frø produsere) foreldre. <ol><li> Ved slutten av vekstsesongen, samle modne frø hoder i merket poser. Clean frø fra agnene og sted frø i konvolutter merket med foreldrekrysstypen i standard format (dvs. mors x fars). </li><li> Bulk frø sammen i store konvolutter ved hjelp av lik...

<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>

Her presenterer vi metoder for bruk av frø grav strips til å observere frøspiring, dvalen og dødelighet av ulike frø aksjer ved forutbestemte tidsperioder på feltet. Fordelene med å bruke strimler i stedet for individuelle pakkene ligger i (1) hastigheten av strimmelen og kammeret konstruksjon enn opprettelsen av individuelle pakker; og (2) den enkle og raske å fjerne flere avdelinger i en bevegelse uten fare for å utelate en pakke eller fjerne en utilsiktet. Som to av fjerning datoer i eksempelet som presenter...

Det overordnede målet med denne metoden er å vurdere en pålitelig frø overlevelse over tid under feltforhold. Jord frøbanker er en reserve av spredt, levedyktige ennå ungerminated frø fordelt enten på jordoverflaten, i overflaten kull, eller i jorda profil, som kan vedvare forbigående eller i mange år 1,2. Når frøet grav metoder som ligner de som presenteres her ble brukt til en 17-årig studie ved hjelp av flere dusin arter, ble levedyktige frø finnes i mange av de artene som ble testet tre. Seed dvalen er en blokk til frø spiring til den riktige kombinasjonen av vilkår for frøplante overlevelse oppstår fire. Gjenværende sovende kan tillate frø for å overleve tøffe forhold, som for eksempel lave vintertemperaturer, næringsbegrensning eller sesong tørke, før en ekstern trigger for dvalen-release gjør det mulig for spiring. Triggere for dvalen-release kan variere fra eksponering til utvidet kalde, forbindelser igjen av fire, eller fysisk angrep på frøet pelsen gjennom slitasje eller kontakt med dyr magesyre 5. Som spiring signaler kan være slekter eller arter spesifikke og ofte et resultat av tidligere naturlig utvalg, er mistilpasset frøspiring det som foregår på et upassende tidspunkt, og kan resultere i frø eller frøplante dødelighet eller dårlig frøplante vekst. Mens dvalen har blitt klassifisert i en rekke typer basert på mekanismene for dvalen meldingen (for eksempel fysisk dvalen, fysiologiske dvalen), gjenstår seks frø dvalen en av de minst forståtte temaene i plantebiologi. Dermed feltstudier som gir mulighet for vurdering av status av individuelle frø eller grupper av frø i henhold til relevante økologiske forhold har høyere forklaringskraft enn de som bare stole på standard spiring tester i laboratoriet. Utnyttelse av kjente frø egenskaper kan gi innsikt i mekanismene for dvalen. Kontroll av frø dvalen er complex, inkludert genetisk kontroll av fysiologiske og morfologiske faktorer. Mens en full forståelse av bredden av dvalen mekanismer har ennå ikke klarlagt, har en generell modell dukket opp, som involverer en tilbakemelding forholdet mellom de to plantehormoner gibberellinsyre (GA) og abscisinsyre (ABA) 7. I denne generalisert modell for frø med en fysiologisk komponent til deres dvalen, GA tjener som signal for dvalen utgivelsen, mens ABA tjener til å opprettholde den sovende tilstand. Maternal genetiske effekter samt mors vekstmiljø kan påvirke dvalen og andre frø egenskaper, som størrelse, gjennom moderlig generert vev og utviklings signaler 8. Matern generert eksterne strukturer (eller frø gulvbelegg) kan opprettholde dvalen, til tider i kombinasjon med fysiologiske signaler. Siden maternelle frø gulvbelegg styres av moren plantens gener, kan de ikke gjenspeiler frøet faktiske atom genetiske make-up. Vi har ossed de solsikke achenes fra en rekke crop-wild hybrid krysser å erte disse mødre vs. embryo genetiske effekter på frø kjennetegn 9,10. Dermed studiedesign som inkluderer ulike arter, krysstyper eller genotyper kan fange opp informasjon om økologi og genetikk av frø dvalen, spiring og overlevelse. Et viktig eksempel på hvordan frøspiring og overlevelses fenotyper kan påvirke populasjons dynamikk kan sees i avlings-vill hybrid soner. Utvalg under temmingen av dyrket planter eliminerer mest dvalen og reduserer et frø evne til å overleve utenfor vekstsesongen. Likevel genflyt, eller hybridisering mellom dyrket og vill typer i crop-wild hybrid soner kan gjeninnføre beskjære alleler (eller genetiske varianter) inn i en vill populasjon, med potensielle effekter på frøbanken dynamikk. Hybrider mellom dyrket og ville slektninger potensielt finnes i korn-wild hybrid soner kan haen rekke mellomliggende dormancy fenotyper, med bare noen få fenotyper som forventes å overleve forholdene utenfor vekster (f.eks vintermånedene) 11. Formålet med dette manuskriptet er å vise hvordan, ved hjelp av frøet begravelse strimmel metode, kan vi vurdere spiring, uvirksom, og overlevelse av en rekke frø typer ved forskjellige tidsperioder for å undersøke deres naturlige variasjoner under feltforhold. I vårt eksempel, benyttet vi solsikkefrø fra 15 crop-wild hybrid krysstyper siden vi er interessert i mors og embryo genetiske effekter på frø egenskaper.

<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 typer med variert mors foreldre og beskjære allel prosent (tabell 1) skilte seg over fjerning datoer prosent spirer, ungerminated, og døde frø (fig. 2 og 3). Ved hjelp av TZ testing av ungerminated frø, fant vi noen virkelig sovende frø på andre fjerning (tidlig vår) (tabell 2), mens alle frø ungerminated av den tredje fjerning (vår) ble funnet å være virkelig sovende. <p class="jove_content" fo:keep...

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

Her presenterer vi en protokoll for å vurdere frø survivor, spiring og dvalen under feltforhold ved hjelp av nedgravde, merket frø strimler og tetrazoliumklorid (TZ) levedyktighet testing.

Pålitelig metode for å vurdere frø spiring, Dormancy, og dødelighet under feltforhold

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

Surface Fornyelse: En avansert mikrometeorologiske metode for måling og prosessering Felt-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

En rask og effektiv metode for å vurdere patogenitet av Ustilago maydis på Maize og Teosinte Lines

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

Forberedelse og testing av Plant Seed Meal-baserte Wood Lim

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

Kalibrert Passiv Sampling - Multi-tomten feltmålinger av NH<sub&gt; 3</sub&gt; Utslipp med en kombinasjon av Dynamic Tube Metode og passive prøvetakere

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

Sedimentkjerne Seksjonering og Utvinning av Pore farvann under anoksiske betingelser

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

Modifikasjon og anvendelse av en løvblåser-vac for Feltet Prøvetaking av Leddyr

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

Måle og kartlegge jorderosjon og deponering relatert til jord Carbonate konsentrasjoner Under landbruks forvaltningen

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

En fleksibel lavpris Hydroponic System for å vurdere anlegget Svar å små molekyler i Sterile forhold

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

Laboratory og felt protokollen for beregning ark erosjon priser fra 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

Vurdere svevestøv fjerning evner av tre blader

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