Wiarygodna metoda oceny kiełkowania, spoczynku i śmiertelności nasion w warunkach polowych
6 listopada 2016
Tutaj prezentujemy protokół oceny przeżywalności nasion, kiełkowania i spoczynku w warunkach polowych przy użyciu zakopanych, oznakowanych pasków nasion i testowania żywotności chlorku tetrazolu (TZ).
Ogólnym celem tej procedury jest bezpośrednia obserwacja i ilościowe określenie kiełkowania, śmiertelności i spoczynku nasion w warunkach polowych w czasie. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie ekologii nasion, takie jak to, w jaki sposób różne gatunki lub ekotypy gatunków przyczyniają się do rozwoju populacji następnego pokolenia. Lub pojedyncze nasiona do banku nasion trwałej gleby.
Główną zaletą tej techniki jest to, że dowolna liczba projektów eksperymentalnych, gatunków, zabiegów lub dat usunięcia może być łatwo wykorzystana w terenie i odzyskana jako kompletna replika po tygodniach lub miesiącach pochówku. Aby rozpocząć, wytnij pasek materiału o wymiarach 20 x 105 cm dla każdego paska nasion. Za pomocą taśmy mierniczej zaznacz przegródki na pasku.
Złóż tkaninę na pół i użyj pistoletu do klejenia wysokotemperaturowego, aby nałożyć klej na jednym krótkim końcu. Poczekaj, aż klej lekko ostygnie, a następnie dociśnij obie strony do siebie, aby utworzyć uszczelnienie. Umieść linie kleju wzdłuż każdego znaku przegródki od zagiętej krawędzi do otwartego krótkiego końca.
Dociśnij do siebie dwie strony tkaniny wzdłuż linii kleju, aby uzyskać uszczelki bez otworów między przegródkami. Losowo przypisz typy krzyżówek nasion do przedziałów dla każdego pasa. Następnie policz i umieść jednolitą liczbę nasion w każdej komorze .
Za pomocą plastikowej strzałki ogrodowej oznacz komorę rodzajem nasion. Użyj pistoletu do klejenia, aby bezpiecznie uszczelnić komorę. Postępuj wzdłuż paska, wypełniając, etykietując i uszczelniając kieszenie nasienne jeden po drugim, aż cały pasek zostanie wypełniony i uszczelniony.
Przed kontynuowaniem sprawdź, czy nie ma szczelin między przegródkami i w razie potrzeby użyj kleju punktowego. Aby przeprowadzić próby pochówku, najpierw wykop działki na określoną głębokość, aby zamieszkać w pasach w oparciu o projekt eksperymentalny. Umieść paski nasienne w ziemi i przykryj je ziemią.
Następnie pokrój metalową siatkę na panel o 10 cm większy z każdej strony niż zakopane poletka nasienne. Uszczelnij krawędzie tkaniny siatkowej ziemią. To pokrycie powinno wykluczać drapieżniki kopiące nasiona.
Na koniec umieść kolorowe plastikowe etykiety działki w miejscu budowy, oznaczone datą usunięcia i oznaczone kolorami, aby uzupełnić pisemne zapisy. W wyznaczonym terminie usunięcia wykop nasiona przedmiotu. Zawiń paski w mokrą gazetę, aby były wilgotne, i umieść je w lodówce na czas transportu.
Po wejściu do laboratorium opłucz paski w wodzie, aby usunąć obcy brud i zanieczyszczenia, aż nasiona będą widoczne w komorach. Za pomocą nożyczek otwieraj jedną komorę na raz. Policz wszystkie obecne kiełkujące nasiona i usuń je.
Policz i usuń wszelkie wyraźnie martwe nasiona. Na koniec zbierz wszystkie pozostałe niekiełkujące nasiona i umieść je na oznaczonym mokrym kawałku bibuły na szalce Petriego. Umieść naczynia w komorze wzrostowej na tydzień, aby umożliwić kiełkowanie.
Zbadaj nasiona, zidentyfikuj i policz te, które wykiełkowały. Zapisz je jako żywotne, ale niekiełkujące, ponieważ nasiona te nie wykiełkowały w warunkach polowych. Pozostałe nasiona przeciąć na pół, aby przetestować żywotność za pomocą chlorku tetrazolu.
Umieść jedną połówkę na szalce Petriego z widocznym zarodkiem i bielmem. Dodaj tyle chlorku tetrazolu, aby pokryć połówki nasion. Umieść naczynie w inkubatorze ustawionym na 30 stopni Celsjusza na trzy godziny.
Na koniec oceń połówki nasion. Nasiona, które wykazują czerwone zabarwienie zarodka, są zdolne do kiełkowania, podczas gdy niebarwione nasiona są martwe. Ten wykres pokazuje kiełkowanie dzikich krzyżówek słonecznika w pierwszym dniu usunięcia po zakopaniu późną jesienią.
Typy krzyżówek są układane poprzez zwiększanie procentowej zawartości alleli uprawnych, a rodzic matki jest wskazany dla każdej krzyżówki. Ogólnie rzecz biorąc, niższy odsetek alleli uprawnych zmniejszył nieprzystosowawcze kiełkowanie późną jesienią. Przy usuwaniu wczesną wiosną wszystkie genotypy miały wysoką zdolność kiełkowania, ale różniły się znacznie liczbą niekiełkujących lub martwych nasion.
W szczególności typy krzyżówek z rodzicami ze strony matki miały wyższą śmiertelność, podczas gdy dzikie typy krzyżówek matek częściej pozostawały niewykiełkowane. Wiosną kiełkowanie zmniejszyło się w przypadku niektórych typów krzyżówek. Jest to prawdopodobnie spowodowane śmiertelnością nasion w obrębie pasów pogrzebowych dla wcześniejszych typów krzyżówek kiełkujących.
W związku z tym śmiertelność była wyższa w przypadku bardziej podobnych do upraw typów krzyżówek wytwarzanych przez rodziców ze strony matki. Po opanowaniu tej techniki można zmontować w ciągu kilku godzin, w zależności od projektu. Podczas gdy ocena pasków trwa zwykle tylko kilka minut na komorę, plus czas w komorze wzrostowej i inkubacja w TZ. Próbując tej procedury, należy pamiętać, że tylko nasiona, które przeszły przez komorę wzrostową, a następnie zostały określone przez testy TZ jako żywotne, mogą być uważane za naprawdę uśpione.
Nasiona, które kiełkują w komorze wzrostowej, są uważane za niekiełkujące. Zgodnie z tą procedurą, inne metody działają równolegle, takie jak badania sadzonek, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania, takie jak to, czy przetrwanie nasion przekłada się na wschody nasion i zakończenie cyklu życia. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przeprowadzić ocenę terenową kiełkowania, śmiertelności i spoczynku nasion.
Nie zapominaj, że chlorek tetrazolu działa drażniąco i podczas wykonywania tej procedury należy zawsze zachować środki ostrożności, takie jak noszenie rękawiczek.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy protokół opisuje metodę oceny przeżywalności, kiełkowania i stanu uśpienia nasion w warunkach polowych z wykorzystaniem oznakowanych pasków nasion oraz testów żywotności. Pozwala ona badaczom na ilościowe określenie zachowania nasion w czasie, co przyczynia się do lepszego zrozumienia ekologii nasion.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Ekologia nasion
- Biologia roślin
- Eksperymenty polowe
Wstęp
- Zrozumienie procesu kiełkowania i spoczynku nasion ma kluczowe znaczenie dla dynamiki populacji roślin.
- Różne gatunki lub ekotypy mogą w różnym stopniu przyczyniać się do tworzenia banków nasion.
- Metoda ta pozwala na stosowanie elastycznych schematów badawczych w warunkach naturalnych.
- Warunki polowe mogą znacząco wpływać na zachowanie nasion.
Cel badania
- Bezpośrednia obserwacja i ilościowe określenie kiełkowania oraz śmiertelności nasion.
- Ocena wkładu poszczególnych nasion w przyszłe populacje.
- Ocena trwałości nasion w glebowym banku nasion.
Zastosowane metody
- Przygotowanie oznakowanych pasków nasion do zakopania w terenie.
- Wykorzystanie chlorku tetrazolu (TZ) do testowania żywotności.
- Monitorowanie pasków nasion w okresie od kilku tygodni do kilku miesięcy.
- Elastyczny projekt umożliwiający zastosowanie dla różnych gatunków i zabiegów.
Główne wyniki
- Ilościowe dane dotyczące wskaźników kiełkowania nasion w warunkach polowych.
- Wgląd w wzorce śmiertelności i trwałości uśpienia nasion.
- Ocena wpływu różnych gatunków na dynamikę banku nasion.
- Demonstracja wszechstronności metody w projektowaniu eksperymentów.
Wnioski
- Niniejszy protokół zapewnia solidne ramy do badania ekologii nasion.
- Umożliwia on lepsze zrozumienie roli nasion w kształtowaniu przyszłych populacji roślin.
- Metoda ta jest dostosowywalna do różnych pytań badawczych w dziedzinie biologii nasion.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Metoda ta umożliwia bezpośrednią obserwację kiełkowania, dormancji i śmiertelności nasion w warunkach polowych, dostarczając ilościowych danych krytycznych dla walidacji celów w biotechnologii rolniczej. Poprzez ocenę zachowania nasion w czasie, wspiera ona mechanistyczne ograniczanie ryzyka w odniesieniu do cech związanych z ustanowieniem i trwałością łanu. Podejście to zwiększa pewność prognostyczną we wczesnej fazie odkryć, łącząc zmienność genetyczną z fenotypami istotnymi w warunkach polowych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Weryfikacja hipotez terapeutycznych poprzez ilościowe określenie kiełkowania, stanu uśpienia i śmiertelności jako parametrów fenotypowych.
- Wartość operacyjna: Umożliwienie biologicznej redukcji ryzyka dzięki ustandaryzowanej ocenie żywotności nasion z wykorzystaniem chlorku tetrazoliu.
- Wartość prognostyczna: Wsparcie w selekcji portfela poprzez powiązanie pochodzenia od rośliny matecznej i procentowego udziału alleli z wydajnością w polu.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Przygotowanie zwalidowanych systemów biologicznych do dalszych etapów analizy z wykorzystaniem przedziałowych pasków do wysiewu.
- Wartość operacyjna: Zapewnienie standaryzacji i powtarzalności testów poprzez jednolity sposób rozmieszczania i odzyskiwania wysianego materiału.
- Skalowalność: Ułatwienie przygotowania do screeningu dzięki możliwości zastosowania różnych genotypów i traktowań w obrębie jednego paska.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ciągłość translacyjna: Łączy etap odkryć, obejmujący ocenę fenotypową stanu uśpienia i śmiertelności, z walidacją przedkliniczną.
- Decyzje skorygowane o ryzyko: Umożliwia podjęcie decyzji o dalszym rozwoju poprzez identyfikację krzyżówek o wyższej śmiertelności lub zredukowanym nieadaptacyjnym kiełkowaniu.
- Dopasowanie biomarkerów: Wykorzystuje barwienie chlorkiem tetrazolium jako wskaźnik żywotności korelujący z potencjałem kiełkowania.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta integruje proces odkrywania – od testowania hipotez po identyfikację wiodących związków – dostarczając danych fenotypowych z badań polowych dotyczących cech przeżywalności nasion.
- Biologia odkrywcza: Wspiera weryfikację hipotez poprzez kwantyfikację kiełkowania nasion i śmiertelności w warunkach naturalnych.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowość do analizy dzięki odzyskiwalnym paskom z nasionami, które umożliwiają porównania między genotypami i wariantami traktowania.
- Analityka: Generuje ilościowe pomiary zmiennych zależnych poprzez zliczanie wschodów oraz ocenę żywotności chlorkiem tetrazolium.
- Badania translacyjne: Łączy obserwacje polowe z ciągłością przedkliniczną poprzez identyfikację nasion niewykiełkowanych, lecz żywotnych, jako nasion w stanie uśpienia.
- Powtórne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako platforma wielokrotnego użytku do oceny cech nasion u różnych gatunków, ekotypów i w różnych tła genetycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną poprzez odróżnienie nasion uśpionych od martwych przy użyciu chlorku tetrazolu.
- Wartość operacyjna: Zwiększa standaryzację i powtarzalność dzięki zastosowaniu szczelnych przegród z tkaniny oraz kontrolowanej głębokości zasiewu.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań poprzez identyfikację genotypów o niższym poziomie nieadaptacyjnego kiełkowania i wyższej trwałości w polu.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację skorygowaną o ryzyko w oparciu o wzorce śmiertelności i uśpienia nasion w różnych tłumach genetycznych.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obchodzeniu się z nasionami, testowaniu ich żywotności oraz projektowaniu prób polowych.
- Wymagane jest oprzyrządowanie do inkubacji z chlorkiem tetrazolium oraz przeprowadzenia badań w komorach wzrostu.
- Wymagana jest standaryzacja międzyzespołowa w celu zapewnienia spójnego etykietowania nasion, uszczelniania przedziałów oraz terminowości ich odzyskiwania.
- Należy uwzględnić kwestie adaptacji w różnych systemach modelowych ze względu na zmienny rozmiar nasion i przepuszczalność ich łupin.
- Obejmuje ograniczenia praktyczne, takie jak wykluczenie drapieżników kopiących za pomocą metalowej siatki oraz utrzymanie wilgotności podczas transportu.
Częste pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:05
Title
0:56
Creating Custom Seed Burial Strips
2:11
Burial of Seed Strips in the Field
2:57
Evacuation and Evaluation of Seed Strips
4:31
Results: Seed Germination Frequency and Viability in Different Seasons Are Influenced by Genotype and Maternal Parentage
5:39
Conclusion
