Germination responses in Zephyranthes tubispatha seeds exposed to different thermal conditions and the role of antioxidant metabolism and several phytohormones in their control

Abstract

Zephyranthes tubispatha is an ornamental species distributed along several countries of South America. Although it can be multiplied through bulbs or scales, seed germination is a simpler and more cost-effective process. Temperature plays a major role in the control of germination; however, its effect has been scarcely investigated in this species. In the present work, we characterized the germination responses of Z. tubispatha seeds to different temperatures and analyzed the role of key components of the antioxidant metabolism and phytohormones in their control. Seeds showed an optimal temperature range for germination between 14 and 20°C, with higher temperatures (HTs) being progressively inhibitory. While germination was almost nil above 28°C, it could be recovered after transferring the seeds to 20°C, suggesting that thermoinhibition was the underlying phenomenon. The duration of the HT incubation period affected both the time to germination onset and the germination rate at 20°C. Similarly, the activity of antioxidant enzymes, the production of reactive oxygen species in the embryo and the sensitivity to some germination promoters varied depending on the duration of the HT treatment. The addition of 20 μM fluridone was sufficient to recover germination dynamics as in the control treatment when given after a long-term incubation period (25 d) at HT. Ethephon supply was more effective than gibberellins to suppress thermoinhibition, suggesting that changes in the balance and/or sensitivity to ethylene and abscisic acid over time play an important role in the regulation of germination responses to thermal cues in this species.

Aportes al conocimiento morfológico y fisiológico de la reproducción por semillas de Zephyranthes tubispatha (Amaryllidaceae)

“…En cuanto a las características de las semillas de Z. tubispatha se han descrito comúnmente como negras, planas y deltoides (Roitman & Hurrell, 2009). En cuanto a los requerimientos para la germinación, Z. tubispatha alcanza máximos porcentajes entre los 15 y 25 °C (Maza et al, 2004;Manfreda et al, 2017;Acosta et al, 2022), decayendo marcadamente por encima de estas temperaturas. Las semillas cuando son incubadas a alta temperatura (supraóptimas) no germinan, sin embargo cuando son posteriormente transferidas a 20 °C, recobran plenamente la germinación, sugiriendo que el fenómeno subyacente es el de termoinhibición (Manfreda et al, 2019;Acosta et al, 2022 y referencias allí citadas).…”

“…Las semillas cuando son incubadas a alta temperatura (supraóptimas) no germinan, sin embargo cuando son posteriormente transferidas a 20 °C, recobran plenamente la germinación, sugiriendo que el fenómeno subyacente es el de termoinhibición (Manfreda et al, 2019;Acosta et al, 2022 y referencias allí citadas). Cabe señalar que si bien la exposición a alta temperatura no modifica significativamente la mortalidad seminal, puede alterar considerablemente tanto el tiempo de inicio como la velocidad de la germinación a temperaturas óptimas (Manfreda et al, 2019;Acosta et al, 2022). Si bien la presencia de termoinhibición se considera de valor adaptativo en especies que ajustan su actividad a la época invernal, propio de los ambientes mediterráneos con veranos secos e inviernos húmedos (Huo & Bradford, 2015;Derakhshan et al, 2018), el registro de su presencia en el género Zephyranthes, y en particular en Z. tubispatha ha sido muy reciente y poco investigado.…”