Seed dormancy, senescence, photoperiodism and vernalization

Seed dormancy (बीज सुषुप्तता):- A condition in which seeds are prevented from germinating even under the favourable environmental conditions for germination. Seed require a period of rest before being capable of germination. 

(एक ऐसी स्थिति जिसमें अंकुरण के लिए अनुकूल वातावरणीय परिस्थितियों में भी बीजों को अंकुरित होने से रोका जाता है। अंकुरण में सक्षम होने से पहले बीज को विश्राम की अवधि की आवश्यकता होती है।)

Causes of seed dormancy (बीज सुषुप्तता के कारण):-

> Light (प्रकाश)

> Temperature (तापमान)

> Hard Seed Coat (कठोर बीज चोल)

> Period after ripening (पकने के बाद की अवधि)

> Germination inhibitors (अंकुरण अवरोधक)

> Immaturity of the seed embryo (बीज भ्रूण की अपरिपक्वता)

> Impermeability of seed coat to water (बीज चोल की जल के लिए अपारगम्यता)

> Impermeability of  seed coat to oxygen (बीज चोल की ऑक्सीजन के लिए अपारगम्यता)

> Mechanically resistant seed coat (यान्त्रिक रूप से प्रतिरोधी बीज चोल)

> Presence of high concentrate solutes (उच्च सांद्रित विलेय की उपस्थिती)

Types of seed dormancy (बीज सुषुप्तता के प्रकार):-

i. Primary dormancy (प्राथमिक प्रसुप्ति):- The seed is released from the plant, which is already in a dormant state.

(पौधे से बनने वाला बीज पहले से प्रसुप्त अवस्था में होता है।)

ii. Secondary dormancy (द्वितीयक प्रसुप्ति):- The released seed from a plant becomes dormant due to environmental conditions.

(एक पौधे बनने वाला बीज प्रसुप्त नहीं होता है परन्तु वातावरणीय परिस्थितियों के कारण प्रसुप्त हो जाता है।)

Treatment to break dormancy in seeds (बीजों में प्रसुप्ति को तोड़ने के लिए उपचार):-

a. Seed coat treatment (बीज चोल उपचार):- These treatments make a hard seed coat permeable to water or gases either by softening or cracking. This process is called scarification. The treatment can be either chemical or physical in nature.

(ये उपचार नरम करके या क्रैकिंग के द्वारा जल या गैसों के लिए एक कठोर बीज चोल को पारगम्य बनाते हैं। इस प्रक्रिया को स्कैरीफिकेशन कहा जाता है। प्रकृति में यह उपचार रासायनिक या भौतिक हो सकता है।)

b. Embryo treatments (भ्रूण उपचार):-

i. Stratification (स्तरीकरण):- The incubation of seeds at an appropriate low temperature over a moist layer before transferring to a temperature suitable for germination.

(अंकुरण के लिए उपयुक्त तापमान में स्थानांतरित करने से पहले एक नम सतह पर उचित कम तापमान पर बीजों का ऊष्मायन किया जाता है।)

ii. High-temperature treatment (उच्च तापमान उपचार):- Incubation at 40-50 °C for a few hours to a few days may have an effect in overcoming dormancy in some species. For instance, rice seeds treated with hot water at 40°C for at least 4 hours.

(कुछ घंटों से लेकर कुछ दिनों तक 40-50 डिग्री सेल्सियस पर उष्मायन करने से कुछ जातियों में सुषुप्तता को तोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, धान के बीजों को कम से कम 4 घंटे के लिए 40 डिग्री सेल्सियस पर गर्म जल से उपचारित किया जाता है।)

iii. Chemical treatments (रासायनिक उपचार):- Plant growth regulators or other chemicals can be used to induce seed germination.

(पादप वृद्धि नियामकों या अन्य रसायनों का उपयोग अंकुरण को प्रेरित करने के लिए किया जा सकता है।)

Advantages of seed dormancy (बीज प्रसुप्ति के लाभ):-

i. In temperate zones, the dormancy of seeds helps the plants to tide over severe cold which may be injurious for their vegetative and reproductive growth.

(शीतोष्ण क्षेत्रों में, बीजों की प्रसुप्ति पौधों को भीषण ठंड से निपटने में सहायता करती है जो उनकी कायिक और जनन वृद्धि के लिए हानिकारक हो सकता है।)

ii. In tropical regions, the dormancy of seeds resulting from their impermeable seed coats ensures good chances of survival during water stress.

(उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में, उनके अभेद्य बीज चोलों के परिणामस्वरूप बीजों की प्रसुप्ति जल की कमी के दौरान जीवित रहने की अच्छी संभावना सुनिश्चित करती है।)

Disadvantages of seed dormancy (बीज प्रसुप्ति की हानियाँ):- 

i. prevents prompt and uniform emergence of seedlings.

(अंकुरों के शीघ्र और एकसमान उद्भव को रोकता है।)

ii. interferes with planting schedules.

(रोपण कार्यक्रम में हस्तक्षेप करता है।)

iii. contributes to "volunteering" of crops.

(फसलों के स्वयं उगने वाले पौधों में योगदान देता है।)

iv. causes problems to the seed analyst.

(बीज विश्लेषक के लिए समस्या का कारण बनता है।)

Importance of Seed Dormancy (बीज प्रसुप्ति का महत्व):-

> It follows the storage of seeds for later use by animals and man.

(यह पशुओं और मनुष्यों द्वारा बाद में उपयोग के लिए बीजों के भंडारण का अनुसरण करता है।)

> It helps in the dispersal of the seeds through the unfavourable environment.

(यह प्रतिकूल वातावरण के माध्यम से बीजों के फैलाव में सहायता करता है।)

> Dormancy induced by the inhibitors present in the seed coats is highly useful to desert plants.

(बीज चोल में उपस्थित अवरोधकों द्वारा प्रेरित प्रसुप्ति मरुस्थलीय पौधों के लिए अत्यधिक उपयोगी होती है।)

> Allows the seeds to continue to be in suspended animation without any harm during cold or high summer temperature and even under drought conditions.

(ठंड या उच्च गर्मी के तापमान और यहां तक ​​कि सूखे की स्थिति के दौरान बिना किसी नुकसान के बीजों को निलंबित वृद्धि में बने रहने की अनुमति देता है।)

> Dormancy helps seeds to remain alive in the soil for several years and provides a continuous source of new plants, even when all the mature plants of the area have died down due to natural disasters.

(प्रसुप्ति बीजों को कई वर्षों तक मृदा में जीवित रहने में सहायता करती है और नए पौधों का एक निरंतर स्रोत प्रदान करती है, भले ही क्षेत्र के सभी परिपक्व पौधे प्राकृतिक आपदाओं के कारण मृत हो गए हों।)

Regulation of seed dormancy and germination (बीज प्रसुप्ति व अंकुरण का नियमन):- Plant hormones, mainly abscisic acid (ABA) and gibberellin (GA), are the major endogenous factors that act antagonistically in the control of seed dormancy and germination; ABA positively regulates the induction and maintenance of dormancy, while GA enhances germination.

[पादप हार्मोन, मुख्य रूप से एब्सिसिक अम्ल (ABA) और जिबरेलिन (GA), प्रमुख अंतर्जात कारक हैं जो बीज की प्रसुप्ति और अंकुरण के नियंत्रण में विरोधी रूप से कार्य करते हैं। ABA सकारात्मक रूप से प्रसुप्ति के प्रेरण व अनुरक्षण को नियंत्रित करता है, जबकि GA अंकुरण को बढ़ाता है।]

Senescence (जीर्णता):- The condition or process of deterioration with age is called senescence. It is found naturally in desiduous plants. Gibberellin hormone reduces senescence in plants while ABA hormone increases senescence in plants.

(आयु के साथ विघटन की स्थिति या प्रक्रिया को जीर्णता कहते हैं। यह प्राकृतिक रूप से पर्णपाती पौधों में पायी जाती है। Gibberellin हार्मोन पौधों में जीर्णता को घटाता है जबकि ABA  हार्मोन पौधों में जीर्णता को बढ़ाता है।)

Causes of senescence (जीर्णता के कारण):-

> Process of leaf senescence comes along with early loss of chlorophyll, enzymes and RNA.

(पर्णहरित, एंजाइम और RNA की शुरुआती क्षति के साथ पर्णीय जीर्णता की प्रक्रिया आती है।)

> As a result of a faster break down or slower synthesis, there is a decrease in the cellular constituents.

(तेजी से टूटने या धीमे संश्लेषण के परिणामस्वरूप, कोशिकीय घटकों में कमी आ जाती है।)

> Competition between reproductive and vegetative structures for nutrients.

(पोषक तत्वों के लिए जनन और कायिक संरचनाओं के बीच प्रतिस्पर्धा।)

> Long-night and short-day conditions induce leaf senescence and flowering.

(लंबी-रात और छोटे-दिन की स्थिति पत्ती के जीर्ण होने और पुष्पन को प्रेरित करती है।)

> Senescence factor is secreted in fruits of soybean which passes to leaves causing senescence.

(सोयाबीन के फलों में जीर्णता कारक स्रावित होता है जो पत्तियों में जाता है जिससे जीर्णता आती है।)

> The process of senescence is also governed hormonally.

(जीर्णता की प्रक्रिया भी हार्मोनीय रूप से नियंत्रित होती है।)

> Loss of integrity in food storage cells of seeds and degradation of food reserves.

(बीजों की खाद्य भंडारण कोशिकाओं में अखंडता की क्षति और खाद्य भंडार का क्षरण।)

Physiological changes occurring during senescence (जीर्णता के दौरान कार्यिकीय परिवर्तन):-

> Chlorophyll degradation.

(पर्णहरित अपघटन।)

> Decrease in starch content.

(स्टार्च की मात्रा में कमी।)

> Decrease of proteins and RNA.

(प्रोटीन व RNA में कमी।)

> Process of photosynthesis stops.

(प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया रुक जाती है।)

> Enzyme DNase degrades DNA molecules.

(एंजाइम DNase DNA अणुओं का पाचन करता है।)

> Decrease in growth promoting hormone such as cytokinin.

(वृद्धि प्रेरक हार्मोन जैसे साइटोकाइनिन में कमी।)

> Functioning of vacuoles as lysosomes and digestion of cellular matter.

(रिक्तिकाओं का लाइसोसोम के रूप में कार्य करना और कोशिकीय पदार्थ का पाचन।)

> Reddening of leaves as a result of accumulation of Anthocyanin pigments in leaves.

(पत्तियों में एंथोसायनिन वर्णक के संचय के परिणामस्वरूप पत्तियों का लाल होना।)

> Increase in the content of deteriorative hormones such as abscisic acid and ethylene.

(वृद्धि अवरोधक हार्मोन जैसे एब्सिसिक अम्ल व एथिलीन की मात्रा में वृद्धि।)

Difference between Abscission and Senescence (विलगन व जीर्णता में अन्तर):-

Photoperiodism (दीप्तिकालिता):- The flowering in plants in response to the relative lengths of light and dark periods, is called photoperiodism. Garner and Allard introduced the terms photoperiod and photoperiodism and classified plants into the photoperiodic groups we use today.

(प्रकाश और अंधकार अवधियों की सापेक्ष लंबाई की प्रतिक्रिया में पौधों में पुष्पन की प्रक्रिया को दीप्तिकालिता कहते हैं। गार्नर और एलार्ड ने photoperiod व photoperiodism शब्द दिये और प्रकाशकाल के आधार पर पौधों का वर्गीकरण किया।)

i. Long Day Plants (दीर्घ दीप्तिकालिक पौधे):- A plant that flowers only after being exposed to light periods longer than a certain critical length, as in summer. Examples:- Spinach, lettuce, and some varieties of wheat.

(ये ऐसे पौधे हैं जो एक निश्चित महत्वपूर्ण लंबाई से अधिक समय तक प्रकाश अवधि के संपर्क में आने पर पुष्पन करते हैं, जैसे कि गर्मियों में। उदाहरण:- पालक, सलाद पत्ता, और गेहूं।)

ii. Short Day Plants (लघु दीप्तिकालिक पौधे):- A plant that flowers only after being exposed to dark periods longer than a certain critical length, as in winter. Examples: - Chrysanthemum, rice, soybean, onion.

(ये ऐसे पौधे हैं जो एक निश्चित महत्वपूर्ण लंबाई से अधिक लंबे समय तक अंधकार अवधि के संपर्क में रहने के बाद ही पुष्पन करते हैं, जैसे कि सर्दियों में। उदाहरण:- गुलदाउदी, धान, सोयाबीन, प्याज, आलू।)

iii. Day Neutral Plants (दिन उदासीन पौधे):- A plant that flowers regardless of the length of the period of light it is exposed to, is called day neutral plant. Example:- Maize, Cucumber

(ऐसे पौधे जिनमें प्रकाश की अवधि का पुष्पन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। उदाहरण:- मक्का, खीरा)

Vernalization (बसन्तीकरण):- It is the artificial exposure of plants or seeds to low temperatures in order to stimulate flowering or to enhance seed production. Gibberellin is a hormone that replaces vernalization. The metabolically active apical meristems are the sites of perception of temperature to initiate flowering. The younger leaves are more susceptible to the process of vernalization. The shoot apex of mature stems or embryo of seeds receives low temperature stimulus.

(इसमें पुष्पन को प्रोत्साहित करने या बीज उत्पादन को बढ़ाने के लिए पौधों या बीजों का कम तापमान पर कृत्रिम रूप से उपचारित करते हैं। जिबरेलिन एक हार्मोन है जो बसन्तीकरण को प्रतिस्थापित कर सकता है। उपापचयी रूप से सक्रिय शीर्षस्थ विभज्योतक पुष्पन आरंभ करने के लिए तापमान के ग्राही स्थल होते हैं। तरुण पत्तियाँ बसन्तीकरण की प्रक्रिया के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं। परिपक्व तनों या बीजों के भ्रूण के प्ररोह शीर्ष को निम्न तापमान उद्दीपन प्राप्त होता है।)

Mechanism of Vernalization (बसन्तीकरण की क्रियाविधि):- Through vernalization, there is an advancement in the process of blooming as a result of the delayed period of low temperatures, for instance, that which is attained in winter. To describe the mechanism of vernalization, there are two main hypotheses –

(बसन्तीकरण के माध्यम से, कम तापमान की विलंबित अवधि के परिणामस्वरूप पुष्पन की प्रक्रिया में वृद्धि होती है, जो कि सर्दियों में प्राप्त होती है। बसन्तीकरण की क्रियाविधि का वर्णन करने के लिए, दो मुख्य परिकल्पनाएँ हैं -)

a. Phasic development theory ( प्रावस्था विकास वाद)

b. Hormonal theories (होर्मोनीय वाद)

a. Phasic development theory ( प्रावस्था विकास वाद):- As per this hypothesis, there is organization of stages in the plant’s improvement. Each stage is under the impact of environmental elements such as light, temperature etc. Here, in turn, there are two main stages –

(इस परिकल्पना के अनुसार, पौधे के सुधार में प्रावस्थाओं का संगठन होता है। प्रत्येक प्रावस्था वातावरणीय तत्वों जैसे प्रकाश, तापमान आदि के प्रभाव में होता है। यहाँ दो मुख्य प्रावस्थाएं होती हैं -)

i. Thermostage (ताप प्रावस्था):- It depends on temperature, wherein vernalization accelerates thermostat. Thermostage is the vegetative phase requiring low heat, aeration and enough dampness.

(यह तापमान पर निर्भर करता है, जिसमें बसन्तीकरण तापस्थैतिकता को गति देता है। ताप प्रावस्था कायिक प्रावस्था है जिसमें कम ऊष्मा, वातायन और पर्याप्त नमी की आवश्यकता होती है।)

ii. Photostage (प्रकाश प्रावस्था):- It necessitates high temperature. Here, vernalin assists in producing florigen.

(इसके लिए उच्च तापमान की आवश्यकता होती है। यहाँ, वर्नेलिन फ्लोरिजेन के उत्पादन में सहायता करता है।)

b. Hormonal theories (होर्मोनीय वाद):- As per this hypothesis, the freezing treatment propels the development of a floral hormone referred to as vernalin. Such a hormone is imparted to various parts of the plant. The vernalin hormone diffuses from the vernalized plants to the unvernalized plants, prompting blooming.

(इस परिकल्पना के अनुसार, हिमीकरण उपचार वर्नेलिन नामक पुष्पीय हार्मोन के विकास को प्रेरित करता है। ऐसा हार्मोन पौधे के विभिन्न भागों को प्रदान किया जाता है। वर्नेलिन हार्मोन वर्नेलिकृत पौधों से अवर्नेलिकृत पौधों तक फैलता है, जो पुष्पन को प्रेरित करता है।)

Photoperiodism versus Vernalization (दीप्तिकालिता बनाम बसन्तीकरण):-

i. Definition (परिभाषा):- Photoperiodism is defined as the period of day and night for flowering, while vernalization requires cold temperature treatment for flowering.

(दीप्तिकालिता को पुष्पन के लिए दिन और रात की अवधि के रूप में परिभाषित किया जाता है, जबकि बसंतीकरण को पुष्पन के लिए ठंडे तापमान उपचार की आवश्यकता होती है।)

ii. Hormones (होर्मोन्स):- Florigen hormone is responsible for photoperiodism whereas vernalin hormone is responsible for vernalization.

(फ्लोरिजेन हार्मोन दीप्तिकालिता के लिए उत्तरदायी होता है जबकि वर्नेलिन हार्मोन बसंतीकरण के लिए उत्तरदायी होता है।)

iii. Pigments (वर्णक):- Phytochrome pigment is involved in photoperiodism whereas no pigment is involved in vernalization.

(दीप्तिकालिता में फाइटोक्रोम वर्णक शामिल होता है जबकि बसंतीकरण में कोई वर्णक शामिल नहीं होता है।)

iv. Stimulus (प्रेरक):- In photoperiodism, the stimulus is recognized by leaves, whereas in vernalization, the stimulus is recognized by meristematic cells of shoot tip and embryonal cells.

(दीप्तिकालिता में, उद्दीपन को पत्तियों द्वारा पहचाना जाता है, जबकि बसंतीकरण में उद्दीपन को प्ररोह शीर्ष की विभज्योतक कोशिकाओं और भ्रूणीय कोशिकाओं द्वारा पहचाना जाता है।)

v. Flowering (पुष्पन):- In photoperiodism, flowers produce after specific photoperiod, whereas, in vernalization, flowering is received after previous cold treatment.

(दीप्तिकालिता में, पुष्प विशिष्ट प्रकाशकाल के पश्चात उत्पन्न होते हैं, जबकि बसंतीकरण में, पुष्पन शीत उपचार के पश्चात होता है।)