Hardseededness and germination of Lathyrus and Vicia species growing in the wild in Hungary
Abstract
Present paper discusses the hardseededness, spontaneous germination, and germination after mechanical scarification for eight legume species: Lathyrus hirsutus, L. latifolius, L. nissolia, L. vernus, Vicia angustifolia, V. hirsuta, V. sepium and V. tetrasperma native to the Hungarian flora. Seed samples were collected between June 18 and July 21, 2016, at various localities in the Börzsöny Mts, Buda Hills and Visegrád Mts, north-central Hungary, and then were stored in paper bags at room temperature until use. Germination experiments were carried under laboratory conditions in Petri-dishes exposed to room temperature and natural light conditions, between September 21 and October 11, 2016. Two replicates of 50 seeds were prepared for each species, seeds in one of them were scarified on the 12th day of the experiment, and then both replicates were monitored for a further nine-day period under the same conditions. Samples of V. sepium got infected by some endogenous bacteria, therefore, results for this species were disregarded. For the other seven species, average hardseededness of the two replicates varied between 79% and 100% on the 12th day of the germination test. For the unscarified replicates, which were monitored until the 21st day, hardseededness ratio varied between 70% and 96% depending on the species. The spontaneous germination rates of the unscarified samples on the 21st day varied between 2% (L. hirsutus, V. angustifolia, V. hirsuta) and 22% (L. latifolius). Intermediate germination rates were observed for V. tetrasperma (6%), L. nissolia (10%) and L. vernus (12%). Mechanical scarification considerably enhanced the softening of hard seeds and resulted in high rate of germination for six species with values varying between 52% and 90%. L. vernus, however, was an exception with 6% of germination rate although the rate of imbibed seeds increased to 82%. Apart from L. vernus, the rate of imbibed seeds without germination was also high (32%) for L. latifolius, but in this case the rate of successfully germinated seeds was also high (64%). For these two Lathyrus species, experimental results suggest that combined dormancy (physical and physiological) may regulate the germination. In statistical comparison the ratio of hardseededness for the group of perennial species was significantly lower than for the group of annual species (P = 0.0020). Also, when hardseededness rate of weeds and disturbance tolerant species were compared with the group of subordinate species in natural plant communities, the latter had significantly lower percentages (P = 0.0098).
References
Aarssen L. W., Hall I. V, Jensen K. I. N. 1986: The biology of Canadian weeds. 76. Vicia angustifolia L., V. cracca L., V. sativa L., V. tetrasperma (L.) Schreb. and V. villosa Roth. Canadian Journal of Plant Science 66: 711–737. https://doi.org/10.4141/cjps86-092
Baskin C. C., Baskin J. M. 1998: Seeds: ecology, biogeography, and evolution of dormancy and germination. Academic Press, San Diego, 666 pp.
Bózsing E., Csontos P., Cseresnyés I. 2006: Hőkezelés hatása a nyúlszapuka (Anthyllis vulneraria L.) magvainak csírázóképességére. Acta Agronomica Óváriensis 48(1): 19–30.
Cseresnyés-Bózsing E. 2010: A hólyagos csüdfű (Astragalus cicer L.) magprodukciójának és csírázóképességének vizsgálata. Botanikai Közlemények 97(1–2): 49–57.
Cseresnyés I., Csontos P. 2012: Soil seed bank of the invasive Robinia pseudoacacia in planted Pinus nigra stands. Acta Botanica Croatica 71(2): 249–260. https://doi.org/10.2478/v10184-011-0065-2
Csontos P. 2001a: A természetes magbank kutatásának módszerei. Scientia Kiadó, Budapest, 155 pp.
Csontos P. 2001b: A szamárbogáncs (Onopordum acanthium L.) és a selyemkóró (Asclepias syriaca L.) magvainak túlélőképessége. Acta Agronomica Óváriensis 43(2): 83–92.
Csontos P. 2007: Seed banks: ecological definitions and sampling considerations. Community Ecology 8(1): 75–85. https://doi.org/10.1556/comec.8.2007.1.10
Csontos P., Kalapos T. 2013: More lightweight and isodiametric seeds for C4 than for C3 grasses are associated with preference for open habitats of C4 grasses in a temperate flora. Grass and Forage Science 68(3): 408–417. https://doi.org/10.1111/gfs.12003
Csontos P., Tamás J. 2003: Comparisons of soil seed bank classification systems. Seed Science Research 13(2): 101–111. https://doi.org/10.1079/SSR2003129
Csontos P., Bózsing E., Kósa G., Zsigmond V. 2006: Csírázóképesség vizsgálata természetes flóránk fajainak hagyományos gyűjteményekben őrzött magvain. Botanikai Közlemények 93(1–2): 93–102.
Csontos P., Kalapos T., Faradhimu T., Laborczi A., Hardi T., Tamás J. 2020: Effects of tree size and park maintenance on soil seed bank of Gleditsia triacanthos, an exotic tree in urban green areas. Biologia Futura 71: 81–91. https://doi.org/10.1007/s42977-020-00020-w
Czimber Gy. 1970: A hazai előfordulású, keményhéjú magot termő növények ökológiai és rendszertani vonatkozásai. Agrártudományi Egyetem, Keszthely, A Mosonmagyaróvári Mezőgazdaságtudományi Kar Közleményei 13(5): 5–40.
Czimber Gy. 1980: A keményhéjúság. In: Szabó L. Gy. (szerk.) A magbiológia alapjai. Akadémiai Kiadó, Budapest, pp. 121–140.
Czimber Gy., Reiter J. 1970: A tövises iglice (Ononis spinosa L.) keményhéjú magvainak szerepe a legelők újragyomosodásában. Növénytermelés 19(1): 55–61.
Ferreras A. E., Zeballos S. R., Funes G. 2017: Inter- and intra-population variability in physical dormancy along a precipitation gradient. Acta Botanica Brasilica 31(1): 141–146. https://doi.org/10.1590/0102-33062016abb0406
Grubb P. J. 1988: The uncoupling of disturbance and recruitment, two kinds of seed bank, and persistence of plant populations at the regional and local scales. Annales Zoologici Fennici 25(1): 23–36.
Grüner I., Heenan P. B. 2001: Viability and germination of seeds of Carmichaelia (Fabaceae) after prolonged storage. New Zealand Journal of Botany 39: 125–131. https://doi.org/10.1080/0028825x.2001.9512720
Horváth F., Dobolyi Z. K., Morschhauser T., Lőkös L., Karas L., Szerdahelyi T. 1995: FLÓRA adatbázis 1.2 Taxon-lista és attribútum állomány. FLÓRA munkacsoport, MTA-ÖBKI, MTM Növénytára, Vácrátót–Budapest, 252 pp.
InStat 2003: GraphPad InStat, Version 3.06, for Windows. GraphPad Software Inc., San Diego.
Jánossy A. 1971: A Vicia-fajok termesztése és nemesítése. Akadémiai Kiadó, Budapest, 247 pp.
Király G. (szerk.) 2009: Új magyar füvészkönyv. Magyarország hajtásos növényei. Határozókulcsok. (New Hungarian Herbal. The Vascular Plants of Hungary. Identification key.) Aggteleki Nemzeti Park Igazgatóság, Jósvafő, 616 pp.
Leishman M. R., Wright I. J., Moles A. T., Westoby M. 2000: The evolutionary ecology of seed size. In: Fenner M. (ed.) Seeds: the ecology of regeneration in plant communities. CABI Publishing, Wallingford, pp. 31–57.
Li Q., Hill M. J. 1989: Seed development and dormancy characteristics in Lotus corniculatus L. New Zealand Journal of Agricultural Research 32(3): 333–336. https://doi.org/10.1080/00288233.1989.10421749
Mándy Gy., Szabó L. 1970a: Bükkönyfajok (Vicia sp.) és -fajták csírázóképességének változása huzamosabb tárolás alatt. Takarmánybázis 10(1): 41–46.
Mándy Gy., Szabó L. 1970b: A Phaseolae-tribusba tartozó kultúrnövényfajták magvai csírázóképességének változása a sok éves tárolás alatt. Botanikai Közlemények 57(4): 287–290.
Molnár V. A. 2009: Adatok a Lathyrus pallescens (Bieb.) C. Koch 1841 ismeretéhez. Botanikai Közlemények 96(1–2): 57–65.
Norman H. C., Cocks P. S., Galwey N. W. 2002: Hardseededness in annual clovers: variation between populations from wet and dry environments. Australian Journal of Agricultural Research 53(7): 821–829. https://doi.org/10.1071/AR01115
Porqueddu C., Loi A., Cocks P. S. 1996: Hardseededness and pattern of hard seed breakdown in Sardinian populations of Medicago polymorpha under field conditions. The Journal of Agricultural Science 126(2): 161–168. https://doi.org/10.1017/S0021859600073093
Simay E. I., Horváth Zs. 1991: Magvizsgálatok eredményei. V. – Tárolt csillagfürt (Lupinus L.), lencse (Lens culinaris Medik.) és bükköny (Vicia L.) magtételek csíráztatásának eredményei. Növénytermelés 40(5): 415–424.
Spira T. P., Wagner L. K. 1983: Viability of seeds up to 211 years old extracted from adobe brick buildings of California and Northern Mexico. American Journal of Botany 70(2): 303–307. https://doi.org/10.2307/2443276
Szabó L. 1972: Csillagfürtfajok (Lupinus sp.) és -fajták csírázóképességének változása huzamosabb tárolás alatt. Takarmánybázis 12(1): 43–48.
Tamás J. 2001: Tűz utáni szukcesszió vizsgálata feketefenyvesekben. Egyetemi doktori értekezés, ELTE, Budapest, 140 pp.
Tamás J., Csontos P. 1998: A növényzet tűz utáni regenerálódása dolomitra telepített feketefenyvesek helyén. In: Csontos P. (szerk.) Sziklagyepek szünbotanikai kutatása. Scientia Kiadó, Budapest, pp. 231–264.
Van Assche J. A., Debucquoy K. L. A., Rommens W. A. F. 2003: Seasonal cycles in the germination capacity of buried seeds of some Leguminosae (Fabaceae). New Phytologist 158(2): 315–323. https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2003.00744.x
