Morphological Characteristics and Function of Hilum in Safflower Seed Germination

This research was carried out to clarify the germination characteristics with reference to hard seed coat in safflower. Morphologically, seed coat surface has hilum and micropyle which were evident during seed development stage. In the flower of developing seeds, the hilum area is connected with placenta of maternal tissue while the micropyle area is connected with the style of pistil. When the seeds imbibed, the hilum surface began to crack and the embryo protrudes through the hilum. To investigate the route for moisture absorption and gas exchange on the seed coat, the hilum and the micropyle were artificially sealed by paraffin. The seeds whose hilum were sealed could not germinate, which indicates that the exchange of moisture and oxygen takes place through hilum in safflower seeds. The germination was tested at $15^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, and $25^{\circ}C$ by three substrates with different moisture conditions; top of paper method (hilum submerged in water), between-paper method, and soil seeding. The germination percentages were 31.3% at $15^{\circ}C$, 15.7% at $20^{\circ}C$ and 6.0% at $25^{\circ}C$ in the top of paper method; and 45.5% at $15^{\circ}C$, 30.0% at $20^{\circ}C$ and 14.0% at $25^{\circ}C$ in the between-paper method; and 80.0% at $15^{\circ}C$, 77.0% at $20^{\circ}C$ and 78.0% at $25^{\circ}C$ in the soil seeding, respectively. When the internal structure of hilum was investigated through SEM, it was found out consisting of vascular bundle element. In conclusion, the hilum of safflower seed was closely related with water absorption and gas exchange during initial germination process.

잇꽃 종자의 발아에서 제(Hilum)의 형태적 특성과 기능

본 실험은 경실 종자인 잇꽃의 종자구조와 발아특성을 밝히고자 수행하였다. 잇꽃 종자의 외형적 특징은 단단한 종피 표면에 제(hilum)와 주공(micropyle)이 있으며, 제는 종자의 발달과정에서 태좌와 연결되어 있었고, 주공은 암술대와 연결되어 있었던 부분이다. 종자 침종 후 2-3시간 후에 제의 표면이 열렸으며, 발아 시 유아(embryo)가 제를 뚫고 돌출되었다. 잇꽃 종자의 흡습 전에 제와 주공에 파라핀을 처리하여 밀봉한 결과, 제 부위를 밀봉한 처리에서 종자의 발아가 이루어지지 않아 잇꽃 종자의 수분과 산소 교환이 제를 통하여 이루어진다는 것을 확인하였다. 잇꽃 종자의 제가 물에 잠기도록 수분을 공급한 발아실험(top of paper method)에서는 $15^{\circ}C$에서 31.3%, $20^{\circ}C$에서 15.7%, 그리고 $25^{\circ}C$에서 6.0%가 발아하였으며, between-paper method에 의한 실험에서는 $15^{\circ}C$에서 45.5%, $20^{\circ}C$에서 30.0%, $25^{\circ}C$ 14.0%로 발아율이 나타났고, 토양에 파종한 종자는 온도에 관계 없이 80% 내외의 발아율을 보여, 잇꽃 종자의 발아에 수분공급 조건과 온도가 밀접하게 연관되어 있었다. 제(hilum)의 내부 구조를 SEM(scanning electron microscope)을 이용하여 관찰한 결과 도관요소를 구성하는 세포로 이루어져 있었다. 이러한 결과로 볼 때, 잇꽃 종자의 제(hilum)는 발아과정에서 수분흡수와 가스교환 통로가 되는 것으로 판단된다.