Статья

Георгиос Варсамис, PhD, ассистент научного сотрудника, Университет Фракии имени Демокрита, Кафедра лесных и естественных наук (1й км дороги Драма-Микрохорион, 66100, Греция); ORCID iD: https://orcid.org/0000-0003-3573-5114; e-mail: gevarsamis@gmail.com
Спирос Цифцис, доцент, Университет Фракии имени Демокрита, Кафедра лесных и естественных наук (1й км дороги Драма-Микрохорион, 66100, Греция); ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-3389-9089; e-mail: stsiftsis@neclir.duth.gr
Ирене Куцери, PhD, член Общества охраны региона Преспа (Айос-Ерманос Преспы, 53150, Греция); e-mail: i.koutseri@spp.gr
Теодора Меру, PhD, Почетный профессор Университета Фракии имени Демокрита, Кафедра лесных и естественных наук (1й км дороги Драма-Микрохорион, 66100, Греция); Greece; e-mail: thmerou@for.ihu.gr

Varsamis G., Tsiftsis S., Koutseri I., Merou T. 2024. Optimising Juniperus excelsa (Cupressaceae) germination for sustainable ecosystem restoration in the Prespa area (Western Macedonia, Greece) // Nature Conservation Research. Vol. 9(4). P. 21–31. https://dx.doi.org/10.24189/ncr.2024.028

В Средиземноморском регионе виды рода Juniperus сталкиваются с проблемами их сохранения из-за деятельности человека и угроз изменения климата. Известно, что виды рода Juniperus демонстрируют низкую скорость регенерации, в то время как их семена часто проявляют физический и физиологический покой. Жизненность и всхожесть зрелых семян Juniperus excelsa из популяции в регионе Преспа (Флорина, Греция), а также выживаемость сеянцев были изучены с целью изучения динамики размножения популяции этого вида, который формирует приоритетный в ЕС тип местообитания с ограниченным распространением и низкой скоростью регенерации. При исследовании среза неочищенной партии семян была выявлена высокая доля пустых семян (90.03%) и низкая жизненность зародышей (2%). Очищенные семена были подвергнуты в общей сложности 44 предварительным обработкам, которые были разделены на восемь групп, нацеленных на физический и физиологический покой, а также комбинации этих методов. Несмотря на то, что большинство обработок показали ограниченный успех в повышении всхожести, три предварительные обработки показали многообещающие результаты (всхожесть от 22.22% до 39.40%). Последующий анализ прорастаний, включающий эти обработки в контролируемых камерах, а также в полевых условиях вместе с циклами гидратации-дегидратации были проведены с использованием недавно собранных семян. Скорость прорастания семян в контролируемых камерах оставалась низкой, что предполагает глубокий первичный покой. Предварительно обработанные семена в контролируемых полевых условиях прошли два зимних периода полностью насыщенными, с 13 циклами увлажнения-дегидратации между ними. Всхожесть была максимальной во второй год полевого эксперимента, достигнув почти 100% после механической скарификации в течение 6 с. с последующим погружением в 3% раствор H₂O₂ на 2 ч. Однако выживаемость саженцев была низкой и достигала в среднем 38.26%. Полученные результаты показывают трудности проращивания семян Juniperus excelsa и подчеркивают важность оптимизированных протоколов лесовосстановления для сохранения этого типа экосистем.

восстановление греческого можжевельника, выживаемость саженцев, гидратация-дегидратация, жизнеспособность зародыша, производство саженцев, устойчивость к климату

Поступила: 17.04.2024. Исправлена: 19.09.2024. Принята к опубликованию: 20.09.2024.

Bai B., Toubiana D., Gendler T., Degu A., Gutterman Y., Fait A. 2015. Metabolic patterns associated with the seasonal rhythm of seed survival after dehydration in germinated seeds of Schismus arabicus. BMC Plant Biology 15: 37. DOI: 10.1186/s12870-015-0421-9
Baskin C.C., Baskin J.M. 2001. Seeds: Ecology, Biogeography and Evolution of Dormancy and Germination. San Diego: Academic Press. 666 p.
Bonner F.T. 2008. Juniperus L. In: F.T. Bonner, R.P. Karrfalt (Eds.): USDA Woody Plant Seed Manual Part II «Agriculture Handbook 727». United States: Department of Agriculture. P. 607–614.
Bracalini M., Benedettelli S., Croci F., Terreni P., Tiberi R., Panzavolta T. 2013. Cone and Seed Pests of Pinus pinea: Assessment and Characterization of Damage. Journal of Economic Entomology 106(1): 229–234. DOI: 10.1603/EC12293
Broome A.C. 2003. Growing Juniper: propagation and establishment practices. Forestry Commission Information Note No. 50. Edinburgh: Forest Commission. 12 p.
Broome A., Long D., Ward L.K., Park K.J. 2017. Promoting natural regeneration for the restoration of Juniperus communis: a synthesis of knowledge and evidence for conservation practitioner. Applied Vegetation Science 20(3): 397–409. DOI: 10.1111/avsc.12303
Carus S. 2004. Increment and Growth in Crimean Juniper (Juniperus excelsa Bieb.) Stands in Isparta-Sutculer Region of Turkey. Journal of Biological Sciences 4: 173–179. DOI: 10.3923/jbs.2004.173.179
Castilleja-Sánchez P., Delgado Valerio P., Sáenz-Romero C., Diego Y.H. 2016. Reproductive Success and Inbreeding Differ in Fragmented Populations of Pinus rzedowskii and Pinus ayacahuite var. veitchii, Two Endemic Mexican Pines under Threat. Forests 7(8): 178. DOI: 10.3390/f7080178
Ciesla W.M. 2002. Juniper forests—a special challenge for sustainable forestry. Forests, Trees and Livelihoods 12(3): 195–207. DOI: 10.1080/14728028.2002.9752424
Daneshvar A., Tigabu M., Karimidoost A., Odén P.C. 2016. Stimulation of germination in dormant seeds of Juniperus polycarpos by stratification and hormone treatments. New Forests 47(5): 751–761. DOI: 10.1007/s11056-016-9542-8
Fatemi S.S., Rahimi M., Tarkesh M., Ravanbakhsh H. 2018. Predicting the impacts of climate change on the distribution of Juniperus excelsa M. Bieb. in the central and eastern Alborz Mountains, Iran. iForest 11(5): 643–650. DOI: 10.3832/ifor2559-011
Feurtado J.A., Kermode A.R. 2011. Eyeing Emergence: Modified Treatments for Terminating Dormancy of Conifer Seeds. In: A. Kermode (Ed.): Seed Dormancy. Methods in Molecular Biology. New York: Humana Press. P. 53–64. DOI: 10.1007/978-1-61779-231-1_4
Fontaine O., Huault C., Pavis N., Billard J.P. 1994. Dormancy breakage of Hordeum vulgare seeds: effects of hydrogen peroxide and scarification on glutathione level and glutathione reductase activity. Plant Physiology and Biochemistry 32: 677–683.
Gammoudi N., Nagaz K., Ferchichi A. 2021. Hydrotime analysis to explore the effect of H₂O₂−priming in the relationship between water potential (Ψ) and germination rate of Capsicum annuum L. seed under NaCl− and PEG−induced stress. Plant Physiology and Biochemistry 167: 990–998. DOI: 10.1016/j.plaphy.2021.09.025
García D., Zamora R. 2003. Persistence, multiple demographic strategies and conservation in long-lived Mediterranean plants. Journal of Vegetation Science 14(6): 921–926. DOI: 10.1111/j.1654-1103.2003.tb02227.x
García D., Zamora R., Gómez J.M., Jordano P., Hódar J.A. 2000. Geographical Variation in Seed Production, Predation and Abortion in Juniperus communis throughout Its Range in Europe. Journal of Ecology 88(3): 436–446. DOI: 10.1046/j.1365-2745.2000.00459.x
García D., Zamora R., Gómez J.M. Hódar J.A. 2002. Annual variability in reproduction of Juniperus communis L. in a Mediterranean mountain: relationship to seed predation and weather. Écoscience 9(2): 251–255. DOI: 10.1080/11956860.2002.11682711
Giannakis N., Bousbouras D., Argyropoulos D., Kazoglou I., Catsadorakis G., Politis G., Nalpantidou M., Saliaris D., Kakouros P., Fotiadis G., Doanidis L., Vrahnakis M., Maglaras G., Georganta A., Lagadinou E., Korili S., Evaggelou C. 2010. Management Plan of the Prespa National Park. Florina, Greece: Prefecture of Florina and Prespa National Park. Management Body. 597 p. [In Greek]
Gruwez R., Leroux O., De Frenne P., Tack W., Viane R., Verheyen K. 2013. Critical phases in the seed development of common juniper (Juniperus communis). Plant Biology 15(1): 210–219. DOI: 10.1111/j.1438-8677.2012.00628.x
Gruwez R., De Frenne P., De Schrijver A., Leroux O., Vangansbeke P., Verheyen K. 2014. Negative effects of temperature and atmospheric depositions on the seed viability of common juniper (Juniperus communis). Annals of Botany 113(3): 489–500. DOI: 10.1093/aob/mct272
Grzesik M., Joustra M.K. 1990. Effect of GA₃ concentration and time of application on the growth of Juniperus communis 'Suecica' in the greenhouse and outdoors. Gartenbauwissenschaft 55: 272–275.
Gupta Ρ., Chakrabarty S.K. 2013. Gibberellic acid in plant. Plant Signaling and Behavior 8(9): e25504. DOI: 10.4161/psb.25504
Hartmann H.T., Kester D.E., Davies F.T., Geneve L. 2010. Plant Propagation: Principles and Practices. 8^th edition. New Jersey: Pearson Prentice Hall. 928 p.
Hedhly A, Hormaza J.I., Herrero M. 2009. Global warming and sexual plant reproduction. Trends in Plant Science 14(1): 30–36. DOI: 10.1016/j.tplants.2008.11.001
Hegarty T.W. 1978. The physiology of seed hydration and dehydration, and the relation between water stress and the control of germination: a review. Plant, Cell and Environment 1(2): 101–119. DOI: 10.1111/j.1365-3040.1978.tb00752.x
ISTA. 1999. International Rules for Seed Testing 1999. Switzerland: International Seed Testing Association. 333 p.
Ivetić V., Devetaković J., Nonić M., Stanković D., Šijačić-Nikolić M. 2016. Genetic diversity and forest reproductive material – from seed source selection to planting. iForest 9(5): 801–812. DOI: 10.3832/ifor1577-009
Juan R., Pastor J., Fernández I., Diosdado J.C. 2006. Seedling emergence in the endangered Juniperus oxycedrus subsp. macrocarpa (Sm.) Ball in southwest Spain. Acta Biologica Cracoviensia. Series Botanica 48(2): 49–58.
Karapatzak E.K., Varsamis G., Koutseri I., Takos I., Merou T. 2019. The effect of pollen performance on low seed fertility in a Greek population of Juniperus excelsa. Journal of Forest Science 65(9): 356–367. DOI: 10.17221/42/2019-JFS
Khalofah A. 2022. The impact of different seed dormancy release treatments on seed germination of juniper (Juniperus procera). Journal of King Saud University – Science 34(8): 102307. DOI: 10.1016/j.jksus.2022.102307
Lee S.A., Cregg B.M., Fleege C. 1995. Propagation of Juniperus: Challenges to Propagation and Opportunities for Improvement. In: T.D. Landis, B. Cregg (Eds.): National Proceedings, Forest and Conservation Nursery Associations. Oregon, USA: Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station. P. 47–51.
Lin J., Hu Y., He X., Ceulemans R. 2002. Systematic survey of resin canals in Pinaceae. Belgian Journal of Botany 135(1–2): 3–14.
Liu Y., Ye N., Liu R., Chen M., Zhang J. 2010. H₂O₂ mediates the regulation of ABA catabolism and GA biosynthesis in Arabidopsis seed dormancy and germination. Journal of Experimental Botany 61(11): 2979–2990. DOI: 10.1093/jxb/erq125
Pinna M.S., Mattana E., Cañadas M., Bacchetta G. 2014. Effects of pre-treatments and temperature on seed viability and germination of Juniperus macrocarpa Sm. Comptes Rendus Biologies 337(5): 338–344. DOI: 10.1016/j.crvi.2014.03.001
Piotto B., Bartolini G., Bussotti F., García A.A.C., Chessa I., Ciccarese C., Ciccarese L., Crosti R., Cullum F.J., Di Noi A., García-Fayos P., Lambardi M., Lisci M., Lucci S., Melini S., Muñoz Reinoso J.C., Murranca S., Nieddu G., Pacini E., Pagni G., Patumi M., Pérez García F., Piccini C., Rossetto M., Tranne G. Tylkowski T. 2003. Fact sheets on the propagation of Mediterranean trees and shrubs from seed. In: B. Piotto, A. Di Noi. (Eds.): Seed Propagation of Mediterranean Trees and Shrubs. Rome, Italy: Agency for the Protection of the Environment and for Technical Services. P. 11–51.
Rosner L.S., Harrington J.T., Dreesen D.R., Murray L. 2003. Hydrogen peroxide seed scarification of New Mexico collections of Ribes cereum. Seed Science and Technology 31(1): 71–81. DOI: 10.15258/sst.2003.31.1.08
Statwick J.M. 2016. Germination pretreatments to break hard-seed dormancy in Astragalus cicer L. (Fabaceae). PeerJ 4: e2621. DOI: 10.7717/peerj.2621
Tilki F. 2007. Preliminary results on the effects of various pre-treatments on seed germination of Juniperus oxycedrus L. Seed Science and Technology 35(3): 765–770. DOI: 10.15258/sst.2007.35.3.25
van Klinken R.D., Lukitsch B., Cook C. 2008. Interaction between seed dormancy-release mechanism, environment and seed bank strategy for a widely distributed perennial legume, Parkinsonia aculeata (Caesalpinaceae). Annals of Botany 102(2): 255–264. DOI: 10.1093/aob/mcn087
Verheyen K., Adriaenssens S., Gruwez R., Michalczyk I.M., Ward L.K., Rosseel Y., van den Broeck A., García D. 2009. Juniperus communis: victim of the combined action of climate warming and nitrogen deposition?. Plant Biology 11(Suppl.1): 49–59. DOI: 10.1111/j.1438-8677.2009.00214.x
Vrahnakis M., Fotiadis G., Kazoglou Y. 2011. Assessment and Geographical Representation of the Rangeland and Forest Habitat Types of the Natura 2000 Sites of Prespa National Park (EthnikosDrymosPrespon – GR1340001, and Mt. Varnous (Ori Varnounta – GR 1340003)) and adjacent areas – Final Report. Agios Germanos, Greece: Society for the Protection of Prespa. 107 p. [In Greek]
Wesche K., Ronnenberg K., Hensen I. 2005. Lack of sexual reproduction within mountain steppe populations of the clonal shrub Juniperus sabina L. in semi-arid southern Mongolia. Journal of Arid Environments 63(2): 390–405. DOI: 10.1016/j.jaridenv.2005.03.014
Williams C.G. 2009. Conifer reproductive biology. New York: Springer Dordrecht Heidelberg. 174 p.
Wojtyla Ł., Lechowska K., Kubala S., Garnczarska M. 2016. Different modes of hydrogen peroxide action during seed germination. Frontiers in Plant Science 7: 66. DOI: 10.3389/fpls.2016.00066