Investigation of the Mechanism of the Effect of Some Compounds on the Biochemical Processes of Breaking Plant Seed Dormancy
Subject Areas :
1 - Fahangian University, faculty member
Keywords: Biochemical processes, Photochemical dormancy, Physiological dormancy, Seed dormancy, Seed germination.,
Abstract :
Seeds are one of the most important parts and in fact the fruit of a plant's life, which, in addition to its use in the food, industrial, and pharmaceutical industries, plays a fundamental role as an important factor in plant reproduction and propagation. The creation system has defined conditions for seed germination. Seed dormancy is the so-called time when the seed does not have the necessary conditions for germination. The present study was written as a review using reputable scientific articles and the author's experiences in this field. In this study, important biochemical processes in breaking dormancy and seed germination of some solutions are described and the mechanism of action of some chemical solutions in breaking seed dormancy is stated. The reasons for seed dormancy can be physical, morphological, physiological or photochemical. The impermeability of the seed coat, the immaturity of the embryo, the lack of secretion of enzymes necessary for seed germination reactions, and the need for light are the mechanisms of seed dormancy in the following types of dormancy: physical, morphological, physiological, and photochemical. Solutions such as sulfuric acid, gibberellic acid and potassium nitrate are effective in breaking physical, physiological and photochemical dormancy of seeds, respectively. The concentration and duration of use of chemical compounds in different plant species varies greatly and depends on the type and amount of dormancy and the condition of the seed coat. Also, the results of various studies show that the effects of combined treatments are very successful and in most cases are associated with an increase in the speed and rate of germination.
الباجی، ز. و مرعشی، ک. ( 1402) اثر پرایمینگ بذر با پراکسید هیدروژن بر مولفه¬ های جوانه¬زنی و رشد گیاهچه گندم aestivum) Triticum ) در شرایط تنش شوری. نشریه علوم و فناوری بذر ایران، 12(4): 57-67.
تاج¬بخش، م. (1377) بذر: شناخت، گواهی و کنترل آن، انتشارات احرار، تبریز، 156 صفحه.
جباری، ر. امینیدهقی، م.، گنجیارژنکی، ف. و آگاهی، ک. (1390) چگونه مدت زمان و روش های پرایمینگ ممکن است بر جوانه زنی بذر زیره سبز (Cuminum Cyminum L.) تاثیر بگذارد. مجله علوم زراعت، 4(4): 23-30.
جعفریان، ط. و زارع، م.ج. (1393) تاثیر پیش تیمار پر اکسید هیدروژن (H2O2) بر تحمل به تنش شوری در تریتیکاله و گندم در مرحله جوانهزنی، سیزدهمین همایش علوم زراعت و اصلاح نباتات ایران و سومین همایش علوم و تکنولوژی بذر ایران، کرج. قابل دسترس در: https://civilica.com/doc/312467/
حاتمیمقدم، ز. و زینالی، ا. (1387) بررسی عملکرد پیش سرمادهی و تیمارهای خراشدهی شیمیایی و مکانیکی بر شکستن خواب بذر گاوپنبه ((Abutilon Theophrasti. مجله الکترونیکی محصولات زراعی، 1(1): 17-37.
خواجهحسینی، م.، اروجی، ک. و اورسجی، ز. (1388) بررسی برخی از روش های شکستن خواب در بذر بیست گونه علف هرز، همایش علوم علفهای هرز ایران، قابل دسترس در: https://sid.ir/paper/816113/fa/
رجبیان، ت.، صبورا، ع.، حسنی، ب. و فلاححسینی، ح. (1386). اثرات GA3 و سرمازدگی بر جوانه زنی بذر Ferula assa-foetida، به عنوان یک گیاه دارویی. مجله گیاهان دارویی و معطر ایران، 23(3): 396-403.
سپهری، ع. (1401) تاثیر پراکسیدهیدروژن بر ویژگیهای جوانهزنی بذر کاسنی (Cichorium intybus L.) تحت تنش شوری. اولین همایش ملی گیاهان و داروهای گیاهی، طب سنتی و سلامت جامعه دامغان، قابل دسترس در: https://civilica.com/doc/1581992/
سخاوتی، ن.، حسینی، س.م.، اکبرینیا، م. و رضایی، ع. (1390) جیبرلیک و سرمادهی برای شکستن خواب بذر و افزایش جوانهزنی بذر گیاه دارویی سیاهدانه ((Cerasus mahaleb L. Mill.. تحقیقات ژنتیک و اصلاح گیاهان مرتعی و جنگلی ایران، 19(1): 204-192.
شاه¬مرادی، ش.، چایچی، م.ر.، مظفری، ج.، مظاهری، د. و شریفزاده، ف. (1393) خواب شکستن بذر در Hordeum spontaneum L. مجله تحقیقات گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)، 27(5): 872-883.
صالحی، ع.، معصومیاصل، ع. و مرادی، ع. (1394) ارزیابی روشهای موثر شکستن خواب بذر در گیاه دارویی بیلهر (Dorema aucheri. ). مجله تحقیقات بذر ایران، 2(1): 65-72.
طالبی، ع.، سلیمانی، ع. و شمس، م. (1397) چگونگی تاثیر پیشتیمار بر خواب، جوانهزنی و رشد گیاهچه جمعیتهای کَبَر (Capparis spinosa L.). تحقیقات اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، 14(2): 86-103.
فرهودی، ر. و مکی¬زادهتفتی، م. (1392) بررسی شکست خواب بذر کرفس کوهی ( (Kelussia odoratissmaتحت ¬تاثیر اسیدجیبرلیک و تیمارهای سرمایی. مجله علوم و فناوری بذر ایران، 3(2): 241-249.
سلطانی، ا. کامکار، ب و اکرم قادری، ف. (1387) علوم و تکنولوژی بذر، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، ایران، ص 512.
کوچکی، ع و عزیزی. ع. (1384) تاثیر تیمارهای مختلف بر شکستن خواب گیاه مریم نخودی (Teucrium polium). مجله تحقیقات گیاهان زراعی ایران، 3(5): 81-88.
مرادی، ع.، بزی، ت.، معصومیاصل، ع. و زارعی، ت. (1395) تاثیر دمای جوانهزنی بر فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی و جوانهزنی بذرهای جاشیر (Prangos ferulacea) برداشتشده در رطوبتهای مختلف بذر. مجله علوم گیاهان زراعی ایران، 8(48): 79-88.
مکی¬زادهتفتی، م. فرهودی، ر. نقدیبادی، ح. و مهدیزاده، ع. (1385) تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 22(2): 105-116.
نظری، خ. (139۴) ارزیابی اکولوژی جوانهزنی بذر و سبز شدن علف هرز مشک (Myagrum perfoliatum). پایاننامه کارشناسیارشد
وزارت علوم، تحقیقات، و فناوری - دانشگاه رازی - دانشکده علوم کشاورزی – 1394.
نعمتی، ع.، شریفی، ح.، گردکانه، م. و شریفی، ز. (1395) تاثیر پیشسرمادهی و اسیدجیبرلیک بر شکستن خواب بذر دو گونه گیاه دارویی Silybum mrianum و Citrulus colocynthis . مجله تحقیقات بذر ایران، 3(1): 169-177.
نوروزیان، ع.، معصومیان، م.، ابراهیمی م.ع. و بخشیخانیکی، گ.ر. (1395) تاثیر تیمارهای شکستن خواب بر جوانه زنی بذر Ferula assa-foetida. . مجله تحقیقات بذر ایران، 3(2): 155-169.
Alboresi, A., Gestin, C., Leydecker, M.T., Bedu, M., Meyer, C. and Truong, H.N. (2005) Nitrate, a signal relieving seed dormancy in Arabidopsis. Plant, Cell and Environment, 28(4): 500-512.
Barba-Espín, G., Hernández, J.A. and Diaz-Vivancos, P. (2012) Role of H2O2 in pea seed germination. plant signal bahav. Plant Signaling and Behavior, 7(2): 193-195.
Bhardwaj, R.L., Meena, R.R. and Mukherjee, S. (2005) Role of plant growth regulators in Guava (Psidium guajava)- A review. Agricultural Review, 26(4): 281-287.
Booth, D.T. and Sowa, S. (2001) Respiration in dormant and non-dormant bitterbrush seeds. Journal of Arid Environment, 48(1): 35-39.
Chetouani, M., Mzabri, I., Aamar, A., Boukroute, A., Kouddane, N. and Berrichi, A. (2017) Effect of gibberellic acid (AG3) on the germination of seeds of Thymus satureioides L. and Lavandula dentata. Journal of Materials and Environmental Sciences, 8(3): 942-948
Çirak, C. Kevseroglu, K. and Ayan, A.K. (2007) Breaking of seed dormancy in a Turkish endemic Hypericum species: Hypericum aviculariifolium subsp. depilatum var. depilatum by light and some pre-soaking treatments. Journal of Arid Environment, 68(1): 159-164.
De Micco, V., De Pascale, S., Paradiso, R. and Aronne, G. (2014) Microgravity effects on different stages of higher plant life cycle and completion of the seed‐to‐seed cycle. Plan Biology, 16(1): 31-38.
Debska, K., Krasuska, U., Budnicka, K., Bogatek, R. and Gniazdowska, A. (2013) Dormancy removal of apple seeds by cold stratification is associated with fluctuation in H2O2, no production and protein carbonylation level. Journal Plant Physiology, 5(170): 480-488.
Dehghanpour Farashah, H., Tavakkol Afshari, R., Sharifzadeh, F. and Chavoshinasab, S. 2011. Germination improvement and α-amylase and β-1,3-glucanase activity in dormant and nondormant seeds of Oregano (Origanum vulgare). Australian Journal of Crop Science, 5(4):421-427.
El-Dengawy, E.F.A. (2005) Promotion of seed germination and subsequent seedling growth of loaquat (Eriobotrya japonica) by moist-chilling and GA3 applications. Scientia Horticulturae, 105(3): 331-342.
Eisavand, Hr., Madah Arefi, H. and Tavakolafshari, R. (2006) Effects of various treatments on breaking seed dormancy of Astragalus siliquosus. Seed Science and Technology, 34(3): 747-752. Retrieved from https://doi.org/10.15258/sst.2006.34.3.22/
Jamaati-Soomarin, S., Alipoor, S.H. and Zabihi-Mahmoodabad, R. )2010( Evaluation of sulfuric acid application in breaking dormancy of goosefoot and red-root amaranth seeds. Plant Ecophysiology, 2: 127-131.
Giba, Z., Grubisic, D., Todorovic, S., Stojakovic, D. and Konjevic, R. (1998) Effects of nitric oxide-releasing compounds on phytochrome-controlled germination of Empress tree seeds. Plant Growth Regulation, 26: 175-181. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1023/A:1006131215297.
Gonzlez-Benito, M.E., Albert, M.J., Iriondo, J.M., Varela F. and Pérez-Garca, F. (2004) Seed germination of four thyme species after conservation at low temperatures at several moisture contents. ISTA. Online, International Seed Testing Association, 247-254. Retrieved from https://doi.org/10.15258/sst.2004.32.1.28/
Haider-Ali, H., Tanveer, A., Ather-Nadeem, M. and Naeem-Asghar, H. (2011) Methods to break seed dormancy of Rhynchosia capitata, a summer annual weed. Chilean Journal of Agricultural Research, 71(3): 483-487. Retrieved from https://doi.org/10.4067/S0718-58392011000300021/
Jihun Lee, J., Park, K., Hamin Lee, H., Jang, B. and Cho, J. (2024) Improving seed germination: effect of stratification and dormancy-release priming in Lonicera insularis Nakai. Frontiers in Plant Science, 15. DOI: 10.3389/fpls.2024.1484114/
Liu, L., Xia, W., Li, H., Zeng, H., Wei, B., Han, S. and Yin, C. (2018) Salinity inhibits rice seed germination by reducing α-amylase activity via decreased bioactive gibberellin content. Frontiers in Plant Science, 9: 275-275.
Miransari, M. and Smith, D.L. (2014) Plant hormones and seed germination. Environmental and Experimental Botany,
99, 110-121. Retrieved from https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847213001895/
Samadi, A., Carapetian, J., Qadim Zadeh, M. and Hassanzadeh Ghortapeh, A. (2012) Comparison of two culture media for breaking seed dormancy and germination improvement in four species of Linum L. African Journal of Biotechnology, 11(20): 4699-4705. Retrieved from http://www.academicjournals.org/AJB/
