Carrot seed germination and ethylene production at high temperature in response to seed osmopriming

Abstract

Carrot (Daucus carota) seed germination can be erratic or reduced under temperatures above 35ºC. Priming circumvents seed thermoinhibition in several crops, including carrot. The involvement of ethylene in germination at supra-optimal temperatures has been reported in other species, but its role in carrot seed germination has not been examined. The objective of this study was to determine whether priming-mediated improvement in carrot seed germination at high temperature was associated with increased ethylene production. Seeds of two tropical carrot genotypes (Alvorada and Brasília) were incubated over a range of temperatures. 'Brasilia' seeds were primed for 72 hours in aerated PEG solution at 15ºC under light conditions and germination tested at 20 and 35ºC. Seeds of a thermosensitive genotype 'Arrowhead' were primed for 0, 4, 8 and 12 days in aerated PEG 6000 solutions at 15ºC under light conditions. Seeds were incubated at 20 and 35ºC, and ethylene production was measured immediately before visible primary root protrusion. Temperatures above 30ºC decreased seed germination percentage of 'Alvorada' and 'Brasilia'. Priming increased 'Brasilia' seed germination at 35ºC. 'Arrowhead' germinated 96% at 20ºC, and 13% at 35ºC. Seed germination and ethylene production of 'Arrowhead', a thermosensitive genotype, increased in response to increased duration of priming. The results suggest that seed priming circumvents thermoinhibition of carrot seed germination by increasing ethylene production at high temperatures.A germinação de sementes de cenoura (Daucus carota) pode ser irregular ou reduzida em temperaturas superiores a 35ºC. O condicionamento osmótico contorna a termo-inibição de sementes de diversas espécies, incluindo a cenoura. O envolvimento de etileno na germinação de sementes em temperaturas supra-ótimas tem sido relatado em outras espécies, mas o seu papel na germinação de sementes de cenoura não tem sido investigado. O objetivo deste estudo foi determinar se a tolerância de sementes osmocondicionadas de cenoura à germinação sob altas temperaturas está associada ao aumento da produção de etileno. Sementes de dois genótipos de cenoura (Alvorada e Brasília) foram incubadas em várias temperaturas. Sementes de 'Brasília' foram condicionadas por 72 h em soluções aeradas de PEG 6000 a 15ºC sob luz e, em seguida, incubadas a 20 e 35ºC. Sementes de 'Arrowhead', genótipo termo-sensível, foram condicionadas por 0, 4, 8 e 12 dias em solução aerada de PEG a 15ºC sob luz. As sementes foram incubadas a 20 e 35ºC e a produção de etileno foi determinada imediatamente antes da emissão visível da raiz primária. Temperaturas superiores a 30ºC prejudicaram a germinação de sementes de 'Alvorada' e 'Brasília'. O condicionamento osmótico beneficiou a germinação das sementes de cenoura 'Brasília', a 35ºC. Sementes de cenoura 'Arrowhead' germinaram 96% a 20ºC, e 13% a 35ºC. A germinação de sementes e produção de etileno no genótipo termo-sensível 'Arrowhead', aumentaram em resposta ao aumento da duração do condicionamento osmótico. Os resultados sugerem que o condicionamento osmótico contorna a termo-inibição das sementes de cenoura pelo aumento da produção de etileno em condições de altas temperaturas.