Här presenterar vi ett protokoll för att bedöma frö survivor, groning och dvala under fältförhållanden med hjälp av begravda, märkta utsädesremsor och tetrazoliumklorid (TZ) lönsamhet testning.
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.
Det övergripande målet med denna metod är att på ett tillförlitligt sätt bedöma frö överlevnad över tiden under fältmässiga förhållanden.
Fröbank är en reserv av spridda, livskraftiga ännu ungerminated frön fördelade antingen på markytan, inom ytan strö, eller i markprofilen, som kan kvarstå gående eller under många år 1,2. När utsädes nedgrävning metoder som liknar dem som presenteras här applicerades på en 17-årig studie med flera dussin arter, var livsdugliga frön som finns i många av de arter som testades tre. Seed dvala är ett block till frögroning tills en lämplig kombination av villkor för plantor överlevnad uppstår fyra. Återstående vilande kan tillåta frön att överleva svåra förhållanden, såsom låga vintertemperaturer, näringsbegränsning eller säsongs torka tills en extern trigger för dvala frisättning möjliggör groning. Utlösare för dvala frisättning kan variera från exponering för utökade kyla, föreningar kvar av fire, eller fysiska angrepp på fröskalet genom nötning eller kontakt med djur magsyra 5. Som groning ledtrådar kan vara släkten eller arter specifika och ofta resulterar från tidigare naturligt urval, är maladaptiv frögroning det som inträffar vid en olämplig tidpunkt, och kan leda till utsäde eller plantor dödlighet eller dålig planttillväxt. Även dvala har klassificerats i ett antal olika typer baserade på mekanismerna för dvala frisättning (t.ex. fysisk dvala, fysiologisk dvala), förblir 6 frö dvala en av de minst förstådda ämnen i växtbiologi. Således, fältstudier som möjliggör bedömning av status för enskilda frön eller grupper av frön enligt relevanta ekologiska förhållanden har högre förklaringsvärde än de som helt enkelt förlita sig på standard grobarhetsprov i laboratoriet.
Utnyttjande av kända egenskaper utsäde kan ge insikt i de mekanismer av dvala. Kontroll av utsäde dvala är complex, inklusive genetisk kontroll av fysiologiska och morfologiska faktorer. Medan en full förståelse för bredden av dvala mekanismer har ännu inte klarlagd, har en generell modell dykt upp, som omfattar en återkopplingsförhållande mellan de två växthormoner gibberellsyra (GA) och abskisinsyra (ABA) 7. I denna generaliserade modell för utsäde med en fysiologisk komponent till sin dvala, fungerar GA som signal för dvala release, medan ABA tjänar till att bibehålla den vilande tillstånd. Moderns genetiska effekter samt moderns uppväxtmiljö kan påverka dvala och andra utsädes egenskaper, såsom storlek, genom matern genererade vävnader och utvecklingssignaler 8. Matern genererade externa strukturer (eller utsäde beläggningar) får behålla dvala, ibland i kombination med fysiologiska signaler. Eftersom maternella utsäde beläggningar styrs av moderplantan gener, kan de inte speglar fröet faktiska kärn genuppsättning. Vi har ossEd Helianthus annuus slutna frukter från en rad grödor vilda hybrid korsar utröna dessa moderns vs. embryo genetiska effekter på utsädes egenskaper 9,10. Således kan studiedesign som inkluderar olika arter, korstyper eller genotyper fram information om ekologi och genetik av utsäde dvala, groning och överlevnad.
Ett viktigt exempel på hur frögroning och överlevnad fenotyper kan påverka populationsdynamik kan ses i grödor vilda hybridzoner. Val under domesticering av odlade växter eliminerar de flesta dvala och minskar ett frö förmåga att överleva utanför växtsäsongen. Ändå genflöde, eller hybridisering mellan odlade och vilda typer i grödor vilda hybridzoner kan återinföra grödor alleler (eller genetiska varianter) i en vild population, som kan påverka fröbanken dynamik. Hybrider mellan odlade och vilda släktingar funnit potentiellt grödor vilda hybridzoner kan haen mängd mellanliggande dvala fenotyper, med endast ett fåtal fenotyper som förväntas att överleva förhållanden utanför odling (t.ex. vintermånaderna) 11.
Syftet med detta manuskript är att visa hur man med fröet begravning remsmetoden kan vi utvärdera groning, dvala, och överlevnaden av en rad typer utsäde vid olika tidsperioder för att undersöka deras naturliga variation under fältmässiga förhållanden. I vårt exempel använde vi solrosfrön från 15 grödor vild hybrid korstyper eftersom vi är intresserade av moderns och embryo genetiska effekter på utsädes egenskaper.
Här presenterar vi metoder för att använda utsäde nedgrävning remsor för att observera frögroning, dvala och dödlighet av olika frökapslar vid förvalda tidsperioder inom området. Fördelarna med att använda remsor snarare än enskilda paket ligger i (1) hastigheten av band och fack konstruktion över skapandet av individuella paket; och (2) den lätthet och hastighet för att ta bort flera fack i en rörelse utan risk för att utelämna ett paket eller ta bort ett oavsiktligt. Som två av flyttdatum i exempl…
The authors have nothing to disclose.
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.
Small coin envelopes | Any | ||
Large coin envelopes | Any | ||
fine meshed polyester mosquito netting | Any | ||
high-temperature glue gun | Any | ||
high-temperature glue stick refills | Any | ||
Industrial permenant markers | Any | ||
plastic garden labels | Any | ||
scissors | Any | ||
Shovel | Any | ||
Metal mesh hardward cloth | Any | ||
Surveyor's flags, multiple colors | Any | ||
Wet newspaper | Any | ||
cooler | Any | ||
blotter paper | Any | ||
petri dishes | Any | ||
Temp. controlled growth chamber | Any | ||
razor blades | Any | ||
petri dishes | Any | ||
Tetrazolium chloride | Any | ||
water | Any | ||
heat incubator | Any |