Physiological basis of dormancy-breaking in wild oat (Arena fatua L.) seed by ammonia |
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| Authors: | A L P CAIRNS and O T de VILLIERS |
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| Institution: | Department of Agronomy and Pastures, University of Stellenbosch, Stellenbosch, 7600, Republic of South Africa |
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| Abstract: | The physiological basis of the dormancy-breaking properties of ammonia gas was investigated. Treatment of dormant, air-dry wild oat (Avena fatua, Montana 73) seed with ammonia did not influence the activity of the pentose phosphate pathway enzymes glucose-6-phosphate dehydro-genase (G6PDH) and 6-phosphogluconate dehydrogenase (6PGDH). Ammonia thus does not beak dormancy via increased activity of these enzymes. α-Amylase synthesis in de-embryonated endosperm halves which had been treated with ammonia and subsequently washed under tap water for 48 h increased five-fold. Catalase activity was inhibited by treatment of seed with ammonia but peroxidase activity was stimulated. In the dormant Montana 73 seed both ammonia and GA3-stimulated germination could be partially inhibited by salicylic hydroxamic acid (SHAM), but SHAM had no effect on the germination of semi-dormant Oxford seeds. Ammonia treatment led to an 81% increase in respiration in incubating seeds. This increase in respiration was also partially inhibited by SHAM. It is postulated that loss of dormancy induced by treatment with ammonia is associated with the induction of increased respiratory activity. There is, however, no conclusive evidence that this increased respiratory activity is via the alternative respiratory pathway. The stimulation of peroxidase activity may also play a role in the loss of dormancy. Les bases physiologiques de la levée de dormance chez les semenees de folles avoines par l'ammoniac Les bases physiologiques des propriétés d'agent de levée de dormance du gaz ammoniac ont étéétudiées. Le traitement de semence de folle avoine en dormance (Avenu fatua Montana 73) avec de l'ammoniac n'a pas eu d'influence sur les enzymes de la chaîne pentosc phosphate, les glucose 6 phosphate deshydrogénase (G6PDH) et 6 phos-phosluconate deshydrogénase (6 PGDH). L'ammoniac ne lève donc pas la dormance par l'augmentation de l'activité de ces enzymes. La synthèse de l'a amylase dans des demi-endo-spermes désembryonnés, traités à l'ammoniac puis lavés sous un robinet d'eau pendant 48 h, a été multipliée cinq. L'activité des cataiases a été inhibée par le traitement de semences à l'ammoniac tandis que celle des peroxydases a été sitmulée. Pour les semences Montana 73, stimulées par NH3, et GA3, la germination pourrait être partiellement inhibée par l'acide salicyl-hydroxa-mique (SHAM); en revanche le SHAM n'a pas eu d'effet su la germination des semences Oxford en semi-dormance. Le traitement à l'ammoniac a entraîné une augmentation de 81% de la respiration pour les semences en incubation. Cette augmentation de la respiraiton était également en partie inhibée par le SHAM. Il a été retenu le principe que la levée de dormance induite par le traitement à l'ammoniac était liée à l'induction de l'augmentation de l'activité respiratoire. Cependent. il n'y a pas de preuve décisive que cette activité respiratoire accrue passe par l'autre chaîne respiratoire. La stimulation de l'activité des peroxydases pourrait également jouer un rôle dans la levée de dormance. Physiologiche Ursachen fuür den Verlust der Samenruhe nach Behandlung mit Ammoniak bei Wildhafer (Avena fatua L.) In dieser Arbeit wurden die physiologischen Grundlagen für die, die Samenruhe abbrechende Wirkung von Ammoniakgas untersucht. Eine Behandlung ruhender, lufttrockener Samen von Wildhafer (Avena fatua, Montana 73) mit Ammoniak beeinflusste die Aktivität der den Pentosephosphat Zyklus regulierenden Enzyme Glukose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6PDH) und 6-Phosphoglukonat-Dehydrogenase (6PGDH) nicht. Demnach bewirkt Ammoniak den Abbruch der Ruhezeit nicht über eine erhöhte Aktivität dieser Enzyme. In Endosperm-hälften, deren Embryonen entfernt worden waren, stieg die α-Amylasesynthese nach einer Ammoniakbehandlung und darauffolgender, 48 h dauernden Waschung mit Leitungswasser, um das 5-fache. Die Begasung der Samen mit Ammoniak hemmte die Katalasewirkuking, stimulierte hingegen die Peroxydaseaktivität. In ruhenden Samen von Montana 73 konnte die durch Ammoniak und GA3 stimulierte Keimung teilweise durch Salicylhydroxamsäure (SHAM) gehemmt werden; SHAM hatte jedoch keine Wirkung auf halbdormante Oxford-Samen. In keimenden Samen führte die Ammoniakbehandlung zu einer 81%-eigen Steigerung der Atmung. Diese Atmungserhöhung wurde durch SHAM ebenfalls teilweise gehemmt. Es wird angenommen, dass der durch Ammoniak veranlasste Abbruch der Samenruhe mit der Einleitung einer erhöhten Respirationsaktivität verbunden ist. Es ist allerdings kein schlüssiger Beweis vorhanden, wonach die gesteigerte respiratonsehe Aktivität durch den alternativen respiratorisehen Zyklus verursacht wird. Beim Abbruch der Samenruhe mag eine verstärkte Peroxydaseaktivität ebenfalls eine Rolle spielen. |
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