Скарификация (ботаника)
Скарификация в ботанике предполагает ослабление, открытие или иное изменение оболочки семени для стимулирования прорастания . Скарификация часто выполняется механическим, термическим и химическим способом. Семена многих видов растений часто непроницаемы для воды и газов, что предотвращает или задерживает прорастание. Любой процесс, направленный на то, чтобы сделать тесту (семенную кожуру) более проницаемой для воды и газов, известен как скарификация.
Скарификация, независимо от типа, ускоряет естественные процессы, которые обычно делают оболочки семян проницаемыми для воды и воздуха. У костянок (косточковых) скарификация распространяется и на ослабление или удаление твердой оболочки эндокарпа вокруг семени.
Типы
[ редактировать ]Независимо от метода скарифицированные семена плохо хранятся, и их нужно сажать быстро, чтобы семена не стали нежизнеспособными.
Механический
[ редактировать ]Наиболее распространенным видом скарификации является механическая скарификация .
При механической скарификации теста физически открывается для проникновения влаги и воздуха. [1] Семенные кожуры можно надпилить металлическим напильником, натереть наждачной бумагой, надрезать ножом, аккуратно расколоть молотком, ослабить или открыть каким-либо другим способом.
Температура
[ редактировать ]Горячая вода
[ редактировать ]На впитывание воды через оболочку семенной оболочки влияет температура воды. Виды, которые могут выдерживать горячую воду, в таких условиях прорастут быстрее, чем в холодной водопроводной воде.
рекомендует Университет штата Северная Каролина поместить семена в кипящую воду и дать им замочить, пока вода остынет до комнатной температуры, а затем вынуть семена из воды и посеять. [2] Плавучесть силой плавающих семян должна быть компенсирована тяжести , чтобы погрузить их в воду, этого можно добиться с помощью заварочного устройства .
Скарификация горячей водой может сочетаться с химической скарификацией , но может потребоваться защитное оборудование от образующихся газов.
Обработка горячей водой также используется для удаления болезнетворных микроорганизмов. Помещение семян при температуре 90 °C на 90 секунд с последующим погружением в холодную воду на 30 секунд убивает патогены человека Escherichia coli O157:H7 и сальмонеллу . [3] Обработка горячей водой также уничтожает различные патогены растений. [4]
Термальный
[ редактировать ]В некоторых растительных сообществах чапараля семенам некоторых видов для прорастания требуется огонь и/или дым. Исключением из этого явления является западный ядовитый дуб , толстая оболочка семян которого обеспечивает замедленное прорастание, но не требует скарификации огнем. [5]
Химическая
[ редактировать ]Химическая скарификация обычно происходит в природе в ходе эндозоохии — когда животные потребляют фрукты и семена, а их желудочные кислоты размягчаются и начинают разрушать семенники , делая их более проницаемыми для воды. После того, как семена были изгнаны через дефекацию, они не только предварительно упакованы в богатые питательными веществами фекалии растений , но и более восприимчивы к впитыванию — процесс поглощения воды, необходимый для начала прорастания . [6]
Искусственная скарификация предполагает использование человеком одного или нескольких химических веществ, имитирующих естественные желудочные кислоты плодоядных животных, чтобы способствовать прорастанию. [6] Это может включать замачивание семян в точно концентрированных кислотных или основных растворах на разное время. такие химические вещества, как серная кислота Для воздействия на этот процесс можно использовать или даже бытовая химия. Химическую скарификацию можно также осуществить за счет использования питательных солей, таких как нитрат калия .
Распространенные химические вещества, не требующие специального разрешения в виде раствора:
- Кислоты :
- 25-75% ортофосфорной кислоты раствор . 25% фосфорная кислота обычно продается в гроушопах . 75% фосфорная кислота обычно продается в магазинах домашнего пивоварения .
- 15% серная кислота [7] – химия для дезинфекции плавательных бассейнов . А еще очиститель канализации.
- Базы
- Другой
- 3% перекись водорода [9] – обычное дезинфицирующее средство для кожи.
Чистые формы химических веществ, перечисленных выше, не являются необходимыми и часто требуют специального разрешения для получения.
Обычное использование
[ редактировать ]Поскольку скарифицированные семена имеют тенденцию прорастать чаще и за меньшее время, чем неизмененные семена, скарификация находит применение не только в промышленности, но и в небольших масштабах. Например, в приусадебных садах семена растений, которые иначе трудно вырастить из семян, можно сделать жизнеспособными посредством скарификации. Оттаивание и замерзание воды, огня и дыма, а также химические реакции в природе позволяют семенам прорастать, но этот процесс можно ускорить, используя различные методы, описанные до сих пор. Общая цель — открыть семенник, чтобы в семя попал воздух и вода. В садоводстве скарификация часто используется для облегчения контролируемого и равномерного прорастания партий семян.
Исследовать
[ редактировать ]была опубликована статья В Новозеландском журнале экспериментального сельского хозяйства , в которой авторы заявили, что семена, которые они исследовали в своем исследовании, в предпочтительных условиях прорастали только на 30%, однако когда их обрабатывали химической концентрированной серной кислотой или механически скарифицировали, прорастание снижалось. этот показатель увеличился более чем на 80%. [7]
Другое исследование было проведено на четырех различных видах Большого Бассейна, люпина чтобы увидеть эффект, который различные методы скарификации окажут на указанные семена. Люпин длинношпористый , люпин серебристый , люпин волосатый крупнолистный и люпин шелковистый были четырьмя видами, над которыми экспериментировали на протяжении всего исследования. Виды демонстрировали различную реакцию на скарификацию. Самая высокая всхожесть люпина шелковистого была достигнута за счет механической скарификации - 66,4%, по сравнению с 22% всхожестью, обнаруженной в контрольной группе. При использовании термической и химической скарификации всхожесть увеличилась до 48,8% и 44% соответственно. В контрольной группе проросло 68% семян люпина длинношпорникового, при этом все методы скарификации снижали успешность прорастания. У люпина серебристого проросло 52% контрольной группы, но за счет механической скарификации этот показатель увеличился до 85,2%. Наконец, всхожесть люпина волосатого крупнолистного в контрольной группе составила 32%, однако при обработке серной кислотой она выросла до 76,8%. [10]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Стратификация и скарификация» . Ботанические интересы. 3 мая 2023 г. Проверено 24 декабря 2023 г.
- ^ «Преодоление покоя семян: деревья и кустарники | Публикации по расширению штата Северная Каролина» . content.ces.ncsu.edu .
- ^ Бари, МЛ; Инацу, Ю; Исобе, С; Кавамото, С. (апрель 2008 г.). «Обработка горячей водой для инактивации Escherichia coli O157:H7 и сальмонеллы в семенах маша» . Журнал защиты пищевых продуктов . 71 (4): 830–4. дои : 10.4315/0362-028x-71.4.830 . ПМИД 18468042 .
- ^ «Обработка семян горячей водой» . Центр сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды . 4 ноября 2016 г.
- ^ К. Майкл Хоган (2008) Западный ядовитый дуб: Toxicodendron diversilobum , GlobalTwitcher, изд. Никлас Стромберг «Дуб западный ядовитый (Toxicodendron diversilobum) — — GlobalTwitcher.com» . Архивировано из оригинала 21 июля 2009 г. Проверено 21 июля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Франсиско Х. Валтуэнья, Ана Ортега-Оливенсия и Родригес-Рианьо Томас «Биология прорастания и банка семян в некоторых иберийских популяциях Anagyris foetida L. (Leguminosae)», апрель 2008 г., Plant Systematics and Evolution 275 (3): 231-243. два : 10.1007/s00606-008-0067-2
- ^ Jump up to: а б Вин Пе; М. Дж. Хилл; Марго Э. Х. Джонстон (1975). «l. Кислотная обработка и механическая скарификация» . Новозеландский журнал экспериментального сельского хозяйства . 3 : 81–84. дои : 10.1080/03015521.1975.10425778 .
- ^ Вс, ЮК; Чжан, Ю.Дж.; Ван, К.; Цю, XJ (июнь 2006 г.). «Скарификация и стратификация NaOH улучшают прорастание семян Iris Lactea var. chinensis» . ХортСайенс . 41 (3): 773–774. дои : 10.21273/HORTSCI.41.3.773 .
- ^ Рознер, Л.С.; Харрингтон, Джей Ти; Дрисен, доктор медицинских наук; Мюррей, Л. (1 апреля 2003 г.). «Скарификация семян перекисью водорода из коллекций Ribes cereum в Нью-Мексико» . Семеноводство и технология . 31 (1): 71–81. дои : 10.15258/сст.2003.31.1.08 .
- ^ Кови Д. Джонс; Микель Р. Стивенс; Фон Д. Джолли; Брайан Г. Хопкинс; Скотт Л. Дженсен; Дэйв Тернер; Джейсон М. Стеттлер (2016). «Оценка термических, химических и механических методов скарификации семян для 4 видов люпина Большого бассейна» . Журнал местных растений . 17 (1): 5–17 . Получено 24 декабря 2023 г. - через Лесную службу Министерства сельского хозяйства США.