Temperature pretreatment effects on Trifolium pratense L. seed dormancy and germination

• Autorzy: Bochenek A. , Zuk-Golaszewska K. , Golaszewski J.

Warianty tytułu

PL

Wplyw temperatury wstępnego przechowywania na kiełkowanie i spoczynek nasion Trifolium pratense L

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The cause of seed dormancy relief may be various external factors, however the most data suggest particular role of temperature, especially it is seasonally changing environmental cue. The impact of temperature on hydrotime model parameters of red clover seeds has not been studied up to date. The aim of the study was to determine the water relations of red clover seeds during germination after different constant or fluctuating temperature pretreatment in a dry and moist seedbed, on the basis of the hydrotime model. The highest germination was obtained as a result of temperatures in a moist seedbed thanks to a shift of the mean base water potential towards negative values. Alternating positive temperatures broke the dormancy of red clover seeds to the greatest extent. The use of the hydrotime model to characterise and predict relief of combinational dormancy may be a very effective approach, especially for cultivars, which contains a small percentage of hard seeds. Red clover seeds do not need extreme temperatures or large amplitudes of temperatures alternation to break dormancy in temperate climates. Our results acknowledged the advisability of sowing red clover in autumn because exposition to winter and early spring conditions allow seeds to reach a high vigour and successfully emerge in spring.

PL

Przyczyną ustępowania spoczynku fizycznego nasion mogą być różne czynniki zewnętrzne, jednak najwięcej danych sugeruje, że szczególną rolę może odgrywać temperatura, zwłaszcza że jest zmieniającym się sezonowo sygnałem środowiskowym. Dotychczas nie badano wpływu temperatury na parametry modelu hydroczasowego nasion koniczyny czerwonej. Celem badań było określenie stosunków wodnych podczas kiełkowania nasion Trifolium pretense, wstępnie przechowywanych w stałych lub zmiennych temperaturach w suchych lub wilgotnych warunkach, w oparciu o model hydroczasowy. Najwyższe kiełkowanie otrzymano w wyniku działania różnych temperatur w środowisku wilgotnym, dzięki przesunięciu średniego progowego potencjału wodnego ku wartościom ujemnym. W największym zakresie spoczynek nasion koniczyny czerwonej został przełamany przez zmienne dodatnie temperatury. Zastosowanie modelu hydroczasowego do charakterystyki i przewidywania ustępowania mieszanego spoczynku okazało się bardzo obiecującym podejściem, szczególnie dla odmiany zawierającej niewielki procent nasion twardych. Nasiona koniczyny czerwonej do przełamania spoczynku w klimacie umiarkowanym nie wymagają ani ekstremalnych temperatur, ani zmiennych temperatur o bardzo dużej amplitudzie. Wyniki badań potwierdziły celowość siewu koniczyny czerwonej jesienią, ponieważ ekspozycja na zimowe i wczesnowiosenne warunki pogodowe pozwala nasionom osiągnąć wysoki wigor i z sukcesem wschodzić wiosną.

Słowa kluczowe

EN

temperature; pretreatment process; Trifolium pratense; seed dormancy; seed germination; hard seed; hydrotime model; red clover; seed; physiological parameter

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2017
• Tom: 32
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.681-693,fig.,ref.

Twórcy

autor

Bochenek A.

• Department of Plant Physiology, Genetics and Biotechnology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego 1A, 10-719 Olsztyn, Poland

autor

Zuk-Golaszewska K.

• Department of Agrotechnology and Crop Managment and Agribusiness, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

autor

Golaszewski J.

• Department of Plant Breeding and Seed Production, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

Bibliografia

• ASSCHE VAN J.A., DEBUCQUOY K.L.A., ROMMENS W.A.S. 2003. Seasonal cycles in the germination capacity of buried seeds of Leguminosae (Fabacae). New Phytol., 158: 315–323.
• ALVARADO V., BRADFORD K.J. 2005. Hydrothermal time analysis of seed dormancy in true (botanical) potato seeds. Seed Sci. Res., 15: 77–88.
• BASKIN J.M., BASKIN C.C., LI X. 2000. Taxonomy, anatomy and evolution of physical dormancy in seeds. Plant Spec. Biol., 15: 139–152.
• BASKIN J.M., BASKIN C.C. 2004. A classification system for seed dormancy. Seed Sci. Res., 14: 1–16.
• BATLLA D., BENECH-ARNOLD L. 2004. A predictive model for dormancy loss in Polygonum aviculare L. seeds based on changes in population hydrotime parameters. Seed Sci. Res., 14: 277–286.
• BOCHENEK A., GOŁASZEWSKI J., GÓRECKI R.J. 2007. The seasonal dormancy pattern and germination of Matricaria maritima subsp. inodora (L.) Dostal seeds in hydrotime model terms. Acta Soc. Bot. Pol., 76: 299–307.
• BOCHENEK A., GOŁASZEWSKI J., PIOTROWICZ-CIEŚLAK A.I., GÓRECKI R.J. 2009 The effects of temperature on the dormancy and germination of Cirsium arvense seeds. Acta Soc. Bot. Pol., 78: 105–114.
• BOCHENEK A., GOŁASZEWSKI J., GIEŁWANOWSKA I. 2010. Hydrotime model analysis of Matricaria maritima ssp. inodora seed dormancy. Plant Spec. Biol., 25: 136–148.
• BOCHENEK A., SYNOWIEC A., KONDRAT B., SZYMCZAK M., LAHUTA L.B., GOŁASZEWSKI J. 2016. Do the seeds of Solidago gigantea Aiton have physiological determinants of invasiveness? Acta Physiol. Plant., 38. 159. DOI: 10.1007/s11738-016-2179-6
• BRADFORD K.J. 1990 A water relation analysis of seed germination rates. Plant Physiol., 94: 840–849.
• BRADFORD K.J. 2002 Applications of hydrothermal time to quantifying and modeling seed germination and dormancy. Weed Sci., 50: 248–260.
• DEGREEF J., ROCHA O.J., VANDERBORGT T., BAUDOIN J.P. 2002. Soil seed bank and seed dormancy in wild populations of lima bean (Fabaceae): considerations for in situ and ex situ conservation. Am. J. Bot., 89: 1644–1650.
• FINCH-SAVAGE W.E., LEUBNER-METZGER G. 2006. Seed dormancy and the control of germination. New Phytol., 171: 501–523.
• GOŁASZEWSKI J., BOCHENEK A. 2008. A computational procedure for hydrotime concept of seed germination. Biomet. Let., 45: 55–67.
• GUMMERSON R.J. 1986. The effect of constant temperatures and osmotic potential on the germination of sugar beet. J. Exp. Bot., 7: 729–741.
• HERRANZ J.M., FERRANDIS P., MARTINEZ-SANCHEZ J.J. 1998. Influence of heat on seed germination of seven Mediterranean Leguminosae species. Plant Ecol., 136: 95–103.
• HU X.W., WANG Y.R., WU Y.P., BASKIN C.C. 2009. Role the lens in controlling water uptake in seeds of two Fabaceae (Papilionoideae) species treated with sulphuric acid and hot water. Seed Sci. Res., 19: 73–80.
• HU X., LI T., WANG J., WANG Y., BASKIN C.C, BASKIN J.M. 2013. Seed dormancy in four Tibetan Plateau Vicia species and characterization of physiological changes in response of seeds to environmental factors. Seed Sci. Res., 23: 133–140.
• HUARTE R., BENECH-ARNOLD R.L. 2005. Incubation under fluctuating temperatures reduces mean base water potential for seed germination in several non-cultivated species. Seed Sci. Res., 15: 89–97.
• MARTÍN I., GUERRERO M. 2014. Effect of sulphuric acid scarification on seed accessions of cluster clover (Trifolium glomeratum) stored in a genebank. Seed Sci Technol., 42: 293-299.
• MICHEL B.E. 1983. Evaluation of the water potentials of solutions of the polyethylene glycol 8000 both in the absence and presence other solutes. Plant Physiol., 72: 66–70.
• MORENO-CASOLA P., GRIME J.P., MARTINEZ L. 1994. A comparative study of the effects of fluctuations in temperature and moisture supply on hard coat dormancy in seeds of coastal tropical legumes in Mexico. J. Trop. Ecol., 10: 67–86.
• RIDAY H. 2008. Heritability of frost-seeded red clover establishment. Euphytica, 162: 81–87.
• SAKANOUE S. 2004. Seed development of red clover in mixed-sown meadows: model predictions. Field Crop Res., 89: 197–203.
• WANG R., BAI Y., TANINO K. 2005. Germination of winterfat (Eurotia lanata (Pursh) Moq.) seeds at reduced water potentials: testing assumptions of hydrothermal time model. Environ. Exp. Bot., 53: 49–63.
• WINDAUER L.B., MARTINEZ J., RAPOPORT D., WASSNER D., BENECH-ARNOLD R. 2012. Germination responses to temperature and water potential in Jatropha curcas seeds. A hydrotime model explains the difference between dormancy expression and dormancy induction at different incubation temperatures. Ann. Bot., 109: 265–273.
• ŻUK-GOŁASZEWSKA K., GOŁASZEWSKI J., SĄDEJ W., BIELSKI S. 2006. Seed yields of diploid and tetraploid varieties of red clover as dependent upon sowing rate. Pol. J. Natur. Sc., 20: 615–628.
• Żuk-Gołaszewska K., Bochenek A., Gołaszewski J. 2007. Effect of scarification on seed germination of red clover in hydrotime model terms. Seed Sci. Technol., 35: 326-336.