Seed traits and germination in the Cactaceae family: A review across Americas

Abstract

"Background: Cactaceae is the fifth taxonomic group with the highest proportion of threatened species and among the angiosperms, the most vulnerable to human disturbance. One way to contribute to the preservation of this family is to understand the processes that promote seed germination.

Questions: Have the relationship between seed traits and cactus germination been documented? How common is dormancy and seed banks in Cactaceae? Are there general patterns in cacti germination response to temperature, light, water, salinity, phytohormones, hydration/dehydration cycles, mechanical or chemical scarification?

Data description: A total of 333 studies on cactus germination with information on 409 taxa.

Study site and dates: since 1939 to January 2020.

Methods: A search of scientific articles in Google Scholar was performed with the words Cactaceae, cacti and cactus, in combination with various matters on germination in English, Spanish and Portuguese.

Results: The main germination studies in cactus deal with photoblasticism (275 taxa), temperature (205 taxa) and seed longevity (142 taxa). Other lines of study in cactus germination (e.g., desiccation tolerance, vivipary, phytohormones, mechanical or chemical scarification, in vitro germination, hydration/dehydration cycles, water and saline stress, serotiny, storage in cold, high temperature tolerance and soil seed bank) include between 14 and 65 taxa. Cacti have only physiological dormancy and optimal germination for most species occur between 20 and 30 °C. Photoblasticism is strongly influenced by phylogeny with 80.9 % positive photoblastic species.

Conclusions: Mexico, Brazil and Argentina are the three leading countries in the study of cactus germination."

"Antecedentes: Cactaceae constituye el quinto grupo taxonómico con mayor proporción de especies amenazadas. Uno de los aspectos que contribuyen a la preservación de estas especies es el entendimiento de los procesos que promueven la germinación de sus semillas. Preguntas: ¿Qué tan común es la latencia y los bancos de semillas en Cactaceae? ¿Existen patrones generales en la respuesta germinativa de los cactus ante la temperatura, luz, agua, salinidad, fitohormonas, ciclos de hidratación/deshidratación o escarificación mecánica o química? Descripción de datos: Se revisaron 333 estudios sobre germinación de cactus con información de 409 taxa. Sitio y años de estudio: Estudios de germinación de cactáceas en América, publicados desde 1939 a enero de 2020. Métodos: Se realizó una búsqueda de artículos científicos en Google Académico con las palabras Cactaceae y cactus, en combinación con varias materias sobre germinación en inglés, español y portugués. Resultados: Los principales estudios sobre la germinación de cactáceas han versado sobre el fotoblastismo (275 taxones), la temperatura (205 taxones) y la longevidad seminal (142 taxones). Otras líneas de estudio que abordan la germinación de cactus (e.g., tolerancia a la desecación, viviparidad, fitohormonas, escarificación mecánica o química, germinación in vitro, ciclos de hidratación/deshidratación, estrés hídrico y salino, serotinia, tolerancia a altas temperaturas y almacenamiento en frío, bancos de semillas) comprenden entre 14 y 65 taxones. Las cactáceas presentan solo latencia fisiológica y una temperatura óptima de germinación entre los 20 y 30 °C. Conclusiones: México, Brasil y Argentina son los tres países líderes en el estudio de la germinación en cactus."