هنا نقدم بروتوكول لتقييم البقاء على قيد الحياة البذور، والإنبات والسكون تحت الظروف الحقلية باستخدام دفن، وشرائط البذور وصفت ونتروبلو كلوريد (TZ) اختبار قدرتها على البقاء.
Method Article
هنا نقدم بروتوكول لتقييم البقاء على قيد الحياة البذور، والإنبات والسكون تحت الظروف الحقلية باستخدام دفن، وشرائط البذور وصفت ونتروبلو كلوريد (TZ) اختبار قدرتها على البقاء.
نصف تقنيات تقريب ديناميكيات بنك البذور بمرور الوقت باستخدام Helianthus annuus كمثال على أنواع الدراسة. يمكن طي شرائط من نسيج البوليستر القابل للاختراق والغراء ولصقها لبناء شريط من المقصورات التي تحتوي على البذور وتحديد المعلومات ، مع السماح بملامسة عصارة التربة والماء والكائنات الحية الدقيقة ودرجة الحرارة المحيطة. يمكن إنشاء الشرائط بمجموعة واسعة من أرقام وأحجام المقصورات وتسمح للباحث بإيواء مجموعة متنوعة من الأنماط الجينية داخل نوع واحد أو أنواع مختلفة أو بذور شهدت علاجات مختلفة. على عكس عبوات البذور الفردية ، يمكن استرداد الشرائط بسهولة أكبر كوحدة واحدة. بينما يمكن تضمين الحزم المتماثلة داخل شريط ، يمكن أن تعمل الشرائط المختلفة ككتل أو يمكن استردادها في أوقات مختلفة لمراقبة سلوك البذور بمرور الوقت. استخدمنا مسدس غراء بدرجة حرارة عالية لتحديد المقصورات وأغلقنا الشرائط بمجرد إدخال البذور والعلامات التي تحدد الكتلة وأوقات الإزالة. ثم تم دفن شرائح البذور في الحقل بالعمق المطلوب ، مع تحديد الموقع لإزالته لاحقا. تم استبعاد المفترسة المختبئة بشكل فعال باستخدام غطاء من قماش الأجهزة الشبكية المعدنية على سطح التربة. بعد الفاصل الزمني المحدد للدفن ، تم حفر الشرائط وتقييم البذور للإنبات والسكون والوفيات. في حين أنه من الواضح أنه يمكن تمييز البذور الميتة عن البذور الحية غير النابتة بالعين ، فقد تم تحديد البذور الخاملة بشكل قاطع باستخدام اختبار قياسي لقياس الألوان لكلوريد تيترازوليوم لبقاء البذور.
ويتمثل الهدف العام من هذه الطريقة هو تقييم موثوق بقاء البذور مع مرور الوقت في ظل الظروف الميدانية.
بنوك البذور التربة هي محمية من تشتت والبذور بعد ungerminated قابلة للحياة توزيعها إما على سطح التربة، داخل القمامة السطح، أو داخل التربة، والتي قد تستمر عابر أو لسنوات عديدة 1،2. عندما تم تطبيق طرق دفن البذور مماثلة لتلك التي عرضت هنا لدراسة استمرت لمدة 17 باستخدام عدة أنواع اثني عشر، تم العثور على بذور قابلة للحياة في العديد من الأنواع التي تم اختبارها 3. بذور السكون هو كتلة لإنبات البذور حتى توليفة مناسبة من شروط الشتلات بقاء تنشأ 4. يمكن أن تبقى نائمة سماح بذور البقاء على قيد الحياة ظروف قاسية، مثل انخفاض درجات الحرارة في فصل الشتاء والحد من المغذيات، أو الجفاف الموسمي، حتى محفز خارجي لالسكون الإفراج يسمح للإنبات. يطلق على السكون الإفراج يمكن أن تختلف من التعرض لمدد الباردة، والمركبات التي كتبها f اليسارغضب، أو الاعتداء الجسدي على معطف البذور من خلال الاحتكاك أو الاتصال مع أحماض المعدة الحيوان 5. كما العظة إنبات يمكن أن يكون جنسا أو نوعا محددة، وغالبا ما تنجم عن الانتقاء الطبيعي الماضية، إنبات البذور غير القادرة على التأقلم هي تلك التي تحدث في وقت غير مناسب، ويمكن أن يؤدي في البذور أو الشتلات وفيات أو نمو البادرات الفقراء. في حين تم تصنيف السكون إلى عدد من أنواع على أساس آليات الإفراج السكون (على سبيل المثال، السكون الجسدي والسكون الفسيولوجي)، لا يزال 6 بذور الكمون واحدة من أقل يفهم المواضيع في بيولوجيا النبات. وهكذا، الدراسات الميدانية التي تسمح لتقييم وضع البذور أو مجموعات من البذور تحت الظروف البيئية ذات الصلة الفردية لها قوة تفسيرية أعلى من تلك التي تعتمد ببساطة على اختبارات الإنبات القياسية في المختبر.
استغلال خصائص البذور المعروفة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة على آليات السكون. السيطرة على سكون البذور ويشتركmplex، بما في ذلك السيطرة الوراثية من العوامل الفسيولوجية والمورفولوجية. في حين أن الفهم الكامل لاتساع آليات السكون لم يتم بعد توضيح، برز النموذج العام، التي تنطوي على علاقة ردود الفعل بين اثنين من الهرمونات النباتية حمض الجبريليك (GA) وحمض الأبسيسيك (ABA) 7. في هذا النموذج المعمم للبذور التي تحتوي على عنصر الفسيولوجية إلى السكون، وGA بمثابة إشارة لإطلاق السكون، في حين يخدم ABA للحفاظ على حالة سبات. التأثيرات الجينية الأمهات وكذلك بيئة النمو الأمهات يمكن أن تؤثر على السكون والصفات بذور أخرى، مثل الحجم، من خلال الأنسجة المولدة للأمهات وإشارات التنموية 8. ولدت أمهات الهياكل الخارجية (أو أغطية البذور) قد حفاظ على السكون، وأحيانا في تركيبة مع منبهات الفسيولوجية. منذ يتم التحكم أغطية البذور المستمدة أمهات جينات (مورثات) نبات الأم، فإنها قد لا تعكس هذه البذور الفعلي النووي الوراثي الماكياج. لدينا لناإد وachenes دوار الشمس من مجموعة من الهجين المحاصيل البرية يعبر من استبعاد هذه التأثيرات الجينية مقابل الجنين الأمهات على خصائص البذور 9،10. وهكذا، تصاميم الدراسة التي تشمل الأنواع المختلفة، وأنواع الصليب، أو المورثات يمكن استشفاف بعض المعلومات حول علم البيئة وعلم الوراثة من سكون البذور، الإنبات والبقاء على قيد الحياة.
مثالا هاما لكيفية إنبات البذور والبقاء على قيد الحياة الظواهر يمكن أن تؤثر على ديناميات السكان يمكن أن ينظر في المناطق المختلطة المحاصيل البرية. الاختيار خلال تدجين النباتات المزروعة يزيل معظم السكون، ويقلل من قدرة البذور على البقاء خارج موسم النمو. بعد تدفق الجينات، أو التهجين بين الأنواع المزروعة والبرية في المناطق المختلطة المحاصيل البرية يمكن إعادة العمل الأليلات المحاصيل (أو المتغيرات الجينية) إلى سكان البرية، مع الآثار المحتملة على ديناميات بنك البذور. الهجينة بين الأقارب المزروعة والبرية يحتمل أن تكون وجدت في المناطق المختلطة المحاصيل البرية قد تكون في حوزتهامجموعة متنوعة من الظواهر السكون المتوسطة، مع عدد قليل من الظواهر المتوقع أن البقاء في ظروف خارج القابلة للزراعة (على سبيل المثال، أشهر الشتاء) 11.
والهدف من هذا المخطوط هو إظهار كيف، وذلك باستخدام البذور طريقة الشريط الدفن، نستطيع أن نقيم الإنبات، والسكون، والبقاء على قيد الحياة من مجموعة واسعة من أنواع البذور على فترات زمنية مختلفة لتحقيق الاختلاف الطبيعي في ظل الظروف الميدانية. في هذا المثال، قمنا بتوظيف بذور عباد الشمس من 15 أنواع هجينة عبر المحاصيل البرية منذ نحن مهتمون في التأثيرات الجينية للأم والجنين على خصائص البذور.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. جمع البذور من الأنواع متعددة أو الصلبان التحكم من نوع واحد
ملاحظة: هذا المثال استخدام البذور من 15 نوعا عبر داخل annuus هيليانثوث الأنواع (عباد الشمس) باستخدام البرية، والهجين، وأنواع المحاصيل مثل (انتاج البذور) الأم الأم.
| الوالد الأمهات | |||
| الوالد الأب | وايلد: WxW | F 1: WXC | المحصول: CXC |
| وايلد: WxW | 0٪ WxW | 25٪ F 1 XW † | 50٪ CXW † |
| قبل الميلاد: WxF1 أو 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 |
| المحصول: CXC | 50٪ WXC † | 75٪ F 1 XC † | 100٪ CXC |
الجدول 1. الأبوية عبر رأنتجت ypes المنتجة من ناحية التلقيح. عباد الشمس أنواع هجينة عبر المحاصيل البرية مع اليد التلقيح لاستخدامها في التجربة دفن البذور. لجميع أنواع الصليب، والد الأم مدرجة الأول والد الأب سرد الثانية. أنواع عبر ملحوظ مع † هي جزء من المتبادلة أزواج نوع الصليب مع نفس الأليلات٪ المحاصيل ولكن الآباء الأمهات مختلفة. وقد تم نشر الجدول سابقا في: بيس، BA وآخرون. (2015) 15.
2. إنشاء مخصص البذور شرائط الدفن
ملاحظة: على سبيل المثال، كان لدينا ثلاثة علاجات تاريخ الإزالة و 15 مكررات، لذلك نحن مطلوب 45 شرائح المجموع. يستخدم هذا المثال 15 مقصورات في قطاع لذا، المطلوب منا ما يكفي-مزجها غرامة ألياف البوليستر أو الناموسيات لإيواء 15، 7 × 10 سم المقصورات. انظر الشكل 1.

الشكل 1. الدفن قطاع البذور التخطيطي. مثال على قطاع الدفن تبين تحديد نوع عبر عن المقصورات الفردية. يتم سرد الأم الأمهات الأول مع الوالد الأب المدرجة الثانية. وتشير الألوان النسب الأمهات مختلفة،مع الأصفر للالبرية، والأزرق للF 1 الهجين، والأحمر للمحصول. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. دفن أشرطة البذور في الميدان
4. حفر شرائط وتقييم البذور
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
أنواع تقاطع مع متنوعة نسبة النسب والمحاصيل أليل الأمهات (الجدول 1) اختلفت في مواعيد إزالة في المئة نبتت، ungerminated، والبذور ميت (الشكل 2 و 3). باستخدام اختبار TZ من البذور ungerminated، وجدنا بعض البذور نائمة حقا في إزالة الثانية (أوائل الربيع) (الجدول 2)، في حين تم العثور على جميع البذور ungerminated عن طريق إزالة الثالثة (الربيع) لتكون نائمة حقا.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
نحن هنا نقدم طرق لاستخدام شرائط دفن البذور لمراقبة إنبات البذور، والسكون وفيات مخزون البذور المتنوعة في فترات زمنية المحددة مسبقا في هذا المجال. مزايا استخدام شرائط بدلا من الحزم الفردية تكمن في (1) سرعة قطاع البناء ومقصورة على الخلق من الحزم الفردية؛ و (2) سهولة وسرعة إزالة حجرات متعددة في اقتراح واحد دون خطر إهمال حزمة أو إزالة واحد عن غير قصد. كما ان اثنين من تواريخ إزالة في المثال المقدمة هنا خلال أشهر الشتاء عندما تكون التربة الصلبة والظروف الميدانية باردة، وهذا الأسلوب يقلل ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا العمل من قبل برنامج منحة تقييم مخاطر التكنولوجيا الحيوية التنافسي رقم 2006-39454-17438 إلى A. Snow و K. Mercer و H. Alexander من وزارة الزراعة الأمريكية ، المعهد الوطني للأغذية والزراعة. أجريت التجارب باستخدام هذه الطريقة في المحطة الميدانية بجامعة كانساس ودعمتها ، وهي وحدة بحثية تابعة للمسح البيولوجي في كانساس وجامعة كانساس. يود المؤلفون أن يشكروا P. Jourdan و E. Regnier على المراجعات المفيدة حول الإصدارات السابقة من هذه المخطوطة. بالإضافة إلى ذلك ، تم مساعدة هذا العمل من خلال مساهمات الموظفين في المحطة الميدانية بجامعة كانساس ، ومزرعة ووترمان في جامعة ولاية أوهايو (OSU) ، ومركز الأصول الوراثية لنباتات الزينة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية في جامعة ولاية أوهايو ، ومختبر بيولوجيا البذور في قسم البستنة وعلوم المحاصيل في جامعة ولاية أوهايو ، وخاصة E. Renze و S. Steve و A. Evans ، و E. Grassbaugh ، للدعم الفني.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| مظاريف العملات المعدنية الصغيرة | أي | ||
| مظاريف عملة كبيرة | أي | ||
| ناموسية بوليستر متشابكة | ناموسية أي | ||
| مسدس غراء بدرجة حرارة عالية | أي | ||
| عصا غراء عالية الحرارة تعيد تعبئة | أي | ||
| علامات دائمة صناعية | أي | ||
| تسميات الحديقة البلاستيكية | أي | ||
| مقص | أي | ||
| مجرفة | أي | ||
| شبكة معدنية قماش صلب | أي | ||
| أعلام مساح ، ألوان متعددة | أي | ||
| صحيفة مبللة | أي | ||
| برودة | أي | ||
| ورق نشاف | أي | ||
| أطباق بتري | أي | ||
| درجة حرارة غرفة نمو خاضعة للرقابة | أي | ||
| شفرات حلاقة | أي | ||
| أطباق بتري | أي | ||
| كلوريد تيترازوليوم | أي | ||
| ماء | أي | ||
| حرارة حاضنة | أي |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission