Influence of Water Stress on Seed Germination Characteristics in Invasive Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss (Brassicaceae) in Arid zone of Tunisia

Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss (Brassicaceae) has a wide ecological and geographical amplitudes in Tunisia and grows under a variety of environmental conditions. A laboratory experiment was performed to evaluate the effect of water potential on seed germination and recovery responses after transfer to distilled water. The germination responses of seeds at 15°C in complete darkness were determined over a wide range of PEG-6000 solutions of different osmotic potentials: 0 to –1 MPa. Greatest germination was obtained in distilled water (71%), and increases in osmolality of solutions progressively inhibited seed germination, less than 10% of the seeds germinated at –0.8 MPa. No germination was observed for the treatment of –1 MPa. The rate of germination decreased as osmotic potential decreased. When seeds were transferred to distilled water after 20 days of water stress, the recovery of germination increased with an increase in pretransfer PEG-6000 treatments. Seeds subjected to high osmotic potential had higher recovery percentages. ÂÂ

Factors influencing seed germination of medicinal plant Salvia aegyptiaca L. (Lamiaceae)

AbstractSalvia aegyptiaca is a xerophytic perennial herb belongs to the Lamiaceae family commonly used for medicinal purposes. Laboratory experiments were carried out to assess the effects of temperature and salinity on seed germination and recovery responses after transferring to distilled water. Temperatures between 10 and 40°C seem to be favourable for the germination of this species. Germination was inhibited by either an increase or decrease in temperature from the optimum (30°C). The highest germination percentages were obtained at 0mM NaCl; however, the increase of solution osmolalities progressively inhibited seed germination. The germination rate decreased with an increase in salinity for most of tested temperatures, but comparatively higher rates were obtained at 30°C. Salt stress decreased both the percentage and the rate of germination. An interaction between salinity and temperature yielded no germination at 300mM NaCl. By experimental transfer to distilled water, S. aegyptiaca seeds that were exposed to moderately saline conditions recovered and keep their ability to germinate mostly at low temperatures. At 300mM NaCl, germination recovery decreased with increasing temperature and it was completely inhibited at 40°C

Facteurs influençant la germination des graines de Cleome ambyocarpa Barr. & Murb. (Capparidaceae) dans le Sud tunisien

Cleome amblyocarpa Barr. & Murb. is an annual herb in the family of Capparidaceae. It is abundant in sandy environments, and the gravel and stony grounds in Tunisian arid areas. Laboratory experiments were carried out to assess the effects of temperature (10 to 40° C) on seed germination in complete darkness. The osmotic stress simulated by NaCl at different concentrations (0 to 200 mM) or polyethylene glycol 6000 (PEG-6000) at different osmotic potentials (0 to -1 MPa) was evaluated at the most suitable temperature found. Greatest germination percentage and rate of germination were obtained at 25° C, but germination was inhibited by either an increase or decrease in temperature from the optimal temperature. The increase in osmolality of solutions induced by NaCl or PEG progressively inhibited seed germination. At 150 mM NaCl or osmotic potential of -0.6 MPa, germination was completely inhibited. There was a decrease in the rate of germination as osmotic stress was intensified. These findings suggest that C. amblyocarpa was able to tolerate well osmotically- and saline-stressful habitats of the arid ecosystems during germination stageCleome amblyocarpa Barr. & Murb. est une plante herbacée annuelle de la famille des Capparidaceae. Elle est abondante dans les environnements sableux, les sols secs et pierreux, ainsi que les alluvions de gravier dans les zones arides tunisiennes. Des expériences conduites au laboratoire ont été effectuées pour évaluer les effets de la température (10 à 40° C) à l'obscurité. Le stress osmotique simulé par le NaCl à différentes concentrations (0 à 200 mM) ou le polyéthylène glycol 6000 (PEG-6000) à différents potentiels osmotiques (0 à -1 MPa) a été évalué à la température optimale trouvée. Les meilleurs pourcentages et vitesses de germination ont été obtenus à 25° C, mais la germination est inhibée au-dessus et en deçà de cette température. L'augmentation de l'osmolarité des solutions induites par le NaCl ou le PEG inhibe progressivement la germination des graines. À 150 mM NaCl ou un potentiel osmotique de -0,6 MPa, la germination est complètement inhibée. On assiste à une diminution de l'indice de germination au fur et à mesure que le stress osmotique est accentué. Ces résultats suggèrent que C. amblyocarpa semble bien tolérer la salinité et la sécheresse des écosystèmes arides durant la phase germinative

Morpho-phenological variability in nine wild Rosy Garlic (Allium roseum L.) accessions from Tunisia

This study aims to compare the morpho-phenological variability of nine accessions of Allium roseum L. from different bioclimatic zones of central and southern Tunisia. Results showed the presence of a large morpho-phenological diversity among the studied accessions. The number of homogeneous groups formed after multiple comparisons of means, ranging from two (for the descriptor average number of leaves) to seven (for descriptors average length of the flower stalk and average length of the vegetative phase). A principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA) were used to determine the nature and degree of divergence among accessions and the total variation was explained to nearly 86.6 % for the three main components. The HCA showed that these accessions are grouped into three classes that show a certain affinity among accessions according to their geographical origin. The accessions with the highest leaf number (vigorous) and which have the longest vegetative phase are Sidi Bou Ali and Bir Ali. The latest provenances are: Sidi Bou Ali, Bir Ali, Lemaya and El Jem. These accessions are from the Sahel and central Tunisia. For both inflorescence number and vegetative vigour, it appears that accessions that have the highest reproductive and vegetative vigour are Sidi Bou Ali, Bir Ali and Lemaya originated from the Sahel and central Tunisia. The difference South-North is once again evident as regards the average number of seeds. Indeed, we note that the accessions from the South produced more seeds than the North. These results are of great interest for future breeding program for this species known for its culinary and therapeutic propertiesCette étude a pour objectif de comparer la variabilité morpho-phénologique de neuf accessions d'Allium roseum L. en provenance de différentes zones bioclimatiques de la Tunisie centrale et méridionale. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence la présence d'une grande diversité morpho-phénologique entre les accessions étudiées. Le nombre de groupes homogènes, formés après comparaison multiple des moyennes, varie de deux (pour le descripteur nombre moyen des feuilles) à sept (pour les descripteurs longueur moyenne de la hampe florale et durée moyenne de la phase végétative). Une analyse en composantes principales (ACP) et une classification ascendante hiérarchique (CAH) ont permis de déterminer la nature et le degré de divergence entre les accessions et la variation totale a été expliquée à près de 86,6 % par les trois composantes principales. La CAH a montré que ces accessions se regroupent en trois classes qui mettent en évidence une affinité entre certaines accessions en fonction de leur origine géographique. Les accessions les plus feuillues (vigoureuses) et qui présentent la phase végétative la plus longue sont Sidi Bou Ali et Bir Ali. Les provenances les plus tardives sont: Sidi Bou Ali, Bir Ali, Lemaya et El Jem. Il s'agit d'accessions en provenance du Sahel et du centre du pays. Aussi, pour le nombre d'inflorescences et la vigueur végétative à la fois, il s'avère que les accessions qui présentent les plus fortes vigueurs végétative et reproductive sont celles de Sidi Bou Ali, Bir Ali et Lemaya. Il s'agit toujours d'accessions en provenance du Sahel et du centre du pays. La différence Sud-Nord est encore une fois évidente en ce qui concerne le nombre moyen de graines. En effet, on remarque que les accessions en provenance du Sud produisent plus de graines que celles du Nord. Ces résultats sont d'un grand intérêt pour un futur programme d'amélioration génétique chez cette espèce connue par ses propriétés thérapeutiques et culinaires

Rapid recovery of photosynthesis and water relations following soil drying and re-watering is related to the adaptation of desert shrub Ephedra alata subsp. alenda (Ephedraceae) to arid environments

Ephedra alata subsp. alenda is the most important pioneer plant of the moving and semi-stable sand dunes in the deserts and steppes of south Tunisia and occurs naturally in the Grand Erg Oriental, one of the most extreme habitats for plant growth on the planet. A new analysis of physiological performance of this medically important and internationally threatened xerophytic shrub was conducted to assess possible mechanisms of drought tolerance and how these relate to its ecological success. Five-month old plants, grown under controlled climatic conditions, were subjected to a well-watered control treatment or progressive drought by withholding water for 14d with subsequent recovery for 7d. Soil water depletion significantly reduced stem relative water content (RWC) water potential (Ψw) and osmotic potential (Ψπ). Ephedra displayed more negative Ψw and Ψπ values of ca. -3.5 and -4.1MPa, respectively, at the end of the drought treatment, and were associated with turgor loss. Low stem Ψw reduced stomatal conductance (gs), photosynthetic CO2 assimilation rates (ACO2), transpiration (E) and internal CO2 concentration (Ci). However, instantaneous (WUE; ACO2 E-1) and intrinsic (WUEi; ACO2 gs-1) water use efficiency (WUE) increased gradually as water deficit was intensified. Stomatal closure therefore only exerted limited control against dehydration and could not compensate for decreases in soil water status, typical of anisohydric behavior. Drought-stressed stems accumulated high levels of proline up to 480% of control values, highlighting a pivotal role in osmotic adjustment during intense water deficit. In contrast, the osmotic adaptation to soluble sugars was limited. Drought-stressed plants increased ACO2, E, gs and Ci and decreased WUE and WUEi during the first 48h after re-watering, such that they reached similar values to those of control plants by the end of the experiment. Stem proline levels of drought-stressed plants returned to near control values with re-watering. Overall, rapid recovery of photosynthesis following drought-breaking moisture appears to be a critical mechanism allowing E. alata to withstand and survive dry environments

Factors influencing seed germination of Cleome amblyocarpa Barr. et Murb. (Capparidaceae) occurring in southern Tunisia

Cleome amblyocarpa Barr. & Murb. is an annual herb in the family of Capparidaceae. It is abundant in sandy environments, and the gravel and stony grounds in Tunisian arid areas. Laboratory experiments were carried out to assess the effects of temperature (10 to 40° C) on seed germination in complete darkness. The osmotic stress simulated by NaCl at different concentrations (0 to 200 mM) or polyethylene glycol 6000 (PEG-6000) at different osmotic potentials (0 to -1 MPa) was evaluated at the most suitable temperature found. Greatest germination percentage and rate of germination were obtained at 25° C, but germination was inhibited by either an increase or decrease in temperature from the optimal temperature. The increase in osmolality of solutions induced by NaCl or PEG progressively inhibited seed germination. At 150 mM NaCl or osmotic potential of -0.6 MPa, germination was completely inhibited. There was a decrease in the rate of germination as osmotic stress was intensified. These findings suggest that C. amblyocarpa was able to tolerate well osmotically-and saline-stressful habitats of the arid ecosystems during germination stage.Facteurs influençant la germination des graines de Cleome ambyocarpa Barr. & Murb. (Capparidaceae) dans le Sud tunisien. Cleome amblyocarpa Barr. & Murb. est une plante herbacée annuelle de la famille des Capparidaceae. Elle est abondante dans les environnements sableux, les sols secs et pierreux, ainsi que les alluvions de gravier dans les zones arides tunisiennes. Des expériences conduites au laboratoire ont été effectuées pour évaluer les effets de la température (10 à 40° C) à l’obscurité. Le stress osmotique simulé par le NaCl à différentes concentrations (0 à 200 mM) ou le polyéthylène glycol 6000 (PEG-6000) à différents potentiels osmotiques (0 à -1 MPa) a été évalué à la température optimale trouvée. Les meilleurs pourcentages et vitesses de germination ont été obtenus à 25° C, mais la germination est inhibée au-dessus et en deçà de cette température. L’augmentation de l’osmolarité des solutions induites par le NaCl ou le PEG inhibe progressivement la germination des graines. À 150 mM NaCl ou un potentiel osmotique de -0,6 MPa, la germination est complètement inhibée. On assiste à une diminution de l’indice de germination au fur et à mesure que le stress osmotique est accentué. Ces résultats suggèrent que C. amblyocarpa semble bien tolérer la salinité et la sécheresse des écosystèmes arides durant la phase germinative.Tlig Tahar, Gorai Mustapha, Neffati Mohamed. Factors influencing seed germination of Cleome amblyocarpa Barr. et Murb. (Capparidaceae) occurring in southern Tunisia. In: Revue d'Écologie (La Terre et La Vie), tome 67, n°3, 2012. pp. 305-312

Effet de la durée de conservation, de la couleur et de la période de récolte des semences sur la germination de Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss., plante envahissante en Tunisie méridionale

Seeds of Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss., an invasive plant species of Southern Tunisia, were collected in July 2007, January 2008 and, April 2008 and stored under laboratory conditions. Directly after collection and each three months, germination experiments were conducted in darkness at 15°C, which corresponds to the thermal optimum for the germination of this species. The results show that seed color did not significantly affect the germination pattern of D. harra. Seeds, notably those collected in summer, maintained a high germination rate even after 18-month storage period. These germination characterisitics could partly explain the invasive behaviour of this species.Les semences de Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss., espèce envahissante de la Tunisie méridionale, ont été récoltées en juillet 2007, janvier 2008 et avril 2008 et ensuite conservées dans les conditions ambiantes du laboratoire. À la récolte, et tous les trois mois, des essais de germination ont été conduits à l’obscurité et à 15°C, ce qui correspond à l’optimum thermique pour la germination de cette espèce. Les résultats obtenus montrent que la couleur des semences n’a pas d’effet significatif sur les aptitudes germinatives de cette espèce. Les semences, notamment celles collectées en été, gardent un taux de germination très élevé même après une conservation de 18 mois. Ces aptitudes germinatives expliquent, du moins en partie, le caractère envahissant de cette espèce.Tlig Tahar, Gorai Mustapha, Neffati Mohamed. Effet de la durée de conservation, de la couleur et de la période de récolte des semences sur la germination de Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss., plante envahissante en Tunisie méridionale. In: Ecologia mediterranea, tome 37 n°1, 2011. pp. 83-89

Étude expérimentale de la compétition entre l’adventice Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss. et l’orge (Hordeum vulgare var. Ardhaoui)

Interspecific competition between the weed Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss. and barley (Hordeum vulgare var. Ardhaoui) was studied in pots. Seeds of D. harra were sown in pots in association with the barley variety “Ardhaoui” cultivated on a large scale in arid Tunisia. This study was conducted for varying density of weed. The results show that D. harra hasn’t got a significant competitive effect on the growth parameters of barley as the dry total biomass and the maximum height. Similarly, the presence of D. harra did not significantly affect the parameters of barley yield as the number of ears / feet and the number of seeds / spike. Field barley invasions by this weed cannot be attributed to its competitive power. So rather allelopathic behavior of the species or its massive seed set that appears to play a key role in invasiveness.La compétition interspécifique entre l’adventice Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss. et l’orge (Hordeum vulgare var. Ardhaoui) a été étudiée en pot. Les graines de D. harra ont été semées dans des pots en association avec la variété d’orge «Ardhaoui» cultivée à grande échelle dans les zones arides tunisiennes. Cette étude a été conduite pour des densités variables d’adventice. Les résultats montrent que D. harra n’a pas un effet compétitif significatif sur les paramètres de croissance de l’orge comme la biomasse sèche totale et la hauteur maximale. De la même manière, la présence de D. harra n’a pas significativement affecté les paramètres du rendement de l’orge comme le nombre d’épis/pied et le nombre de graines/épi. L’envahissement des champs d’orge par cette adventice ne peut donc pas être attribué à son pouvoir compétitif. C’est ainsi plutôt le comportement allélopathique de l’espèce ou sa grenaison massive qui semblerait jouer un rôle primordial dans son caractère envahissant.Tlig Tahar, Gorai Mustapha, Neffati Mohamed. Étude expérimentale de la compétition entre l’adventice Diplotaxis harra (Forssk.) Boiss. et l’orge (Hordeum vulgare var. Ardhaoui). In: Ecologia mediterranea, tome 38 n°1, 2012. pp. 89-95