Seed priming is a pre-sowing treatment that partially hydrates seeds without allowing radicle emergence. Consequently, primed seeds are equipped with advanced germination and exhibit improved germination rate and uniformity. Moreover, seed priming is often implicated in improving the stress-tolerance of germinating seeds, cellular mechanism of which is not well understood. Here we propose a hypothetical model illustrating the cellular physiology of priming-induced stress-tolerance, likely achieved via two strategies. First, seed priming sets in motion germination-related activities (e.g. respiration, endosperm weakening, and gene transcription and translation, etc.) that facilitate the transition of quiescent dry seeds into germinating state and lead to improved germination potential. Secondly, priming imposes abiotic stress on seeds that represses radicle protrusion but stimulates stress responses (e.g. accumulation of LEAs), potentially inducing cross-tolerance. Together, these two strategies constitute a ‘priming memory’ in seeds, which can be recruited upon a subsequent stress-exposure and mediates greater stress-tolerance of germinating primed seeds

چکیده

پرایمینگ بذر یک تیمار قبل از کاشت است که باعث آبدهی جزئی بذرها بدون ظهور "ریشه­ چه" می شود. پرایمینگ، به پیشبرد فرایند جوانه زنی در بذرهای تیمار شده کمک نموده و باعث بهبود سرعت و یکنواختی جوانه زنی در بذرها می شود. به علاوه، پرایمینگ بذر، اغلب در افزایش تحمل تنش در بذر به هنگام جوانه زنی نقش دارد، مکانیسم سلولی این رخداد هنوز به طور کامل شناخته نشده است. در این مقاله ما یک مدل فرضی پیشنهاد می کنیم که نشان دهنده فیزیولوژی سلولی پاسخ تحمل در برابر تنشی است که توسط پرایمینگ القاء شده است، این مقاومت احتمالا از طریق دو استراتژی حاصل شده است. نخست، پرایمینگ بذر باعث به راه افتادن فعالیت های مرتبط با جوانه زنی (مانند تنفس، تحلیل رفتن اندوسپرم، رونویسی و ترجمه ژن و غیره) می شود، که این رخدادها باعث تسهیل تبدیل بذر های خشک در حال خواب به وضعیت در حال جوانه زنی و در نهایت بهبود پتانسیل جوانه زنی می گردد. ثانیا، پرایمینگ باعث تحمیل تنشی غیرزیستی در بذرها می شود، این تنش خروج ریشه چه را مهار نموده و در مقابل پاسخ های مرتبط با تنش (مانند تجمع LEAها) را القاء می کند، که این پدیده در نهایت وقوع تحمل متقاطع را القاء می کند. این دو استراتژی به کمک هم، ’خاطره پرایمینگ‘ را ایجاد می کنند، زمانی که بذرهای تیمار شده در حال جوانه زدن مجددا با شرایط تنش زایی رو به رو می شوند این خاطره مورد استفاده قرار گرفته و باعث به راه افتادن پاسخ تحمل شدیدتری نسبت به تنش در این بذرها می شود. 

1-عملکرد دوگانه پرایمینگ بذر

در صنعت کشاورزی تجاری جوانه زنی با راندمان بالای بذر و رویش سریع آن حائز اهمیت است، جوانه زنی سریع و یکنواخت بذر به استقرار موفقیت آمیز گیاه منتهی می شود، به طوری که پیش از ظهور بخش های هوایی گیاه، سخت شدن شرایط یا رسیدن به دماهای بالاتر از دماهای بهینه، بذر ریشه عمیقی تولید می کند...