Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation Preprint
Article first published online: 12 OCT 2019 | DOI: 10.17581/bp.2019.08206
Mechanisms of seed dormancy in Cardiocrinum cordatum var. glehnii (Liliaceae)
Elena V. Andronova, Oksana G. Butuzova & Alla A. Torshilova
Komarov Botanical Institute RAS, Saint-Petersburg, Russia
Using integrated method of seed germination of Cardiocrinum cordatum (Thumb.) Makino var. glehnii (Fr. Schmidt) Hara (Liliaceae) under different temperature regimes and in vitro culture of isolated embryos, the presence of the physiological mechanism of inhibition (PhMI) of embryo postdevelopment and two PhMI of seed germination was proven. The PhMI of postdevelopment was established to be localized in the seed structures surrounding the embryo (firstly alive endosperm). It is overcome under the influence of the temperature factor, and probably the illumination. Embryo grew at 9–20ºС due to cotyledon expansion. One of the PhMI of germination is localized in the embryo, and the other one in the seed structures. The removal of both mechanisms occurs under the influence of low temperatures stepwise. The root started to grow only after prolong cold stratification of the seeds with completely developed embryo. A detailed analysis of the results obtained manifested the temperature not to be the only factor in removing the PhMI, but the duration of its exposure as well. If periods of different temperatures treatment alternate, the total duration of exposure to specific temperature matters.
Андронова Е.В., Бутузова О.Г., Торшилова А.А. Механизмы покоя семян у Cardiocrinum cordatum var. glehnii (Liliaceae). С использовани- ем комбинированной методики проращивания семян Cardiocrinum cordatum (Thumb.) Makino var. glehnii (Fr. Schmidt) Hara (Liliaceae) при разных температурных режимах и культуры изолированных зародышей in vitro доказано наличие физиологического механизма торможения (ФМТ) доразвития зародыша и двух механизмов ФМТ прорастания семян. Установлено, что ФМТ доразвития зародыша локализован в окружающих зародыш структурах семени. Он преодолевается под действием температурного фактора, и вероятно, освещенности. Рост зародыша осуществляется при 9–20ºС за счет удлинения семядоли. Один из ФМТ прорастания находится в зародыше, а другой в структурах семени (возможно, в первую очередь, в эндосперме). Снятие обоих механизмов происходит под действием низких температур поэтапно. Зародышевый корень начинает расти только после длительной холодной стратификации семян после окончания доразвития зародыша. Детальный анализ полученных результатов показывает, что не только зна- чение температуры является фактором снятия ФМТ доразвития и прорас- тания, а длительность ее воздействия. При этом важна суммарная продол- жительность воздействия определенной температурой.
Keywords: seed germination, embryo postdevelopment, morpho-physiological dormancy, embryo culture, Cardiocrinum, Liliaceaes, прорастание семян, рост зародыша внутри семени после диссеминации, доразвитие зародыша, морфофизиологический покой, культура зародыша
References
Barinova, S. 2017a. How to align and unify the cell counting of organisms for bioindication. International Journal of Environmental Sciences and Natural Resources 2(2):555-585. CrossRef
Barkalov, V.Yu. 2008. Cardiocrinum cordatum. In: Red data book of nature of the Russian Federation (plants and fungi). (Yu.P. Trutnev et al., ed.), pp. 316-317, Ministry of Natural Resources and Ecology of the Russian Federation and Rosprirodnadzor, Moscow (in Russian). [Баркалов В.Ю. 2008. Кардиокринум сердцевидный // Красная книга Российской Федерации (растения и грибы) / под. ред. Ю.П. Трутнева и др. Министерство природных ресурсов и экологии РФ и Росприроднадзора. Москва. C. 316-317].
Baskin, J.M. & C.C. Baskin 1998. Seeds: ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination. Academic Press, San Diego, California, USA, 666 pp.
Baskin, J.M. & C.C. Baskin 2004. A classification system for seed dormancy. Seed Science Research 14:1-16. CrossRef
https://doi.org/10.1079/SSR2003150 Butuzova, O.G., A.A. Torshilova & E.V. Andronova 2019. Seed dormancy in Cardiocrinum cordatum var. glehnii (Liliaceae) and ways of its overcoming. International Journal of Plant Reproductive Biology 11(1):51-57.
Dvorakovskaya, V.М. 1977. Temperature conditions of eed germination in Far East plants from Liliacae family. Byulleten' Glavnogo Botanicheskogo Sada Akademii Nauk SSSR 105:108-110 (in Russian). [Двораковская В.М. 1977. Температурные условия прорастания семян дальневосточных растений из сем. Liliaceae. // Бюллетень Главного Ботанического Сада АН СССР. Вып.105. С. 108-110.]
Kawano, S., M. Ohara & J. Masuda 2004. Cardiocrinum cordatum (Thunb.) Makino (Liliaceae). In: Life history monographs of Japanese plants. Spring plants, vol. 1(1). Hokkaido University Press, Sapporo, Japan, P. 49-56.
Kondo, T., Ch. Sato, J.M. Baskin & C.C. Baskin 2006. Postdispersal embryo development, germination phenology, and seed dormancy in Cardiocrinum cordatum var. glehnii (Liliaceae s. str.) a perennial herb of the broadleaved deciduous forest in Japan. American Journal of Botany 93(6):849-859. CrossRef
https://doi.org/10.3732/ajb.93.6.849 Murashige, T. & F. Skoog 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Plant Physiology 15:473-497. CrossRef
https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1962.tb08052.x Nikolaeva, M.G. 1967. Physiology of deep seed dormancy. Nauka, Leningrad, 206 pp. (in Russian). [Николаева М.Г. 1977. Физиология глубокого покоя семян. Л.: Наука. 206 с.].
Nikolaeva, M.G. 1999. Peculiarities of seed germination depended on phylogenetic position of plants and ecologogeographical conditions of their habitat. Fiziologia rastenii 46(3):432-437 (in Russian). [Николаева М.Г. 1999. Особенности прорастания семян в зависимости от филогенетического положения растений и эколого-географических условий их обитания // Физиология растений. T. 46, № 3. C. 432-437].
Nikolaeva, M.G., M.V. Razumova & V.N. Gladkova 1985. Reference book on dormant seed germination. Nauka, Leningrad, 347 pp. (in Russian.). [Николаева М.Г., Разумова М.В., Гладкова В.Н. 1985. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука. 347 с.].
|
|