Research Article

Effects of cadmium toxicity on sesame seed germination explained by various nonlinear growth models

Les effets de la toxicité du cadmium sur la germination de graines de sésame expliqués par divers modèles de croissance non linéaire

¹ Agronomy, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
² Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Khuzestan, Iran

^* Correspondence: amirmoosavi@asnrukh.ac.ir; amir.msa@gmail.com

Received: 1 September 2019
Accepted: 1 October 2020

Abstract

This experiment was conducted to evaluate the effects of cadmium toxicity on the seed germination properties of sesame cultivars (Halil, Nazok Shakhei, Oltan, and Yellow White) using non-linear growth models. Seeds were germinated in petri dishes (90 mm diameter), with a double layered of filter paper soaked in distilled water as control treatment or cadmium (CdSO4) solutions in concentrations of 0, 100, 200, 400, 600, 800 and 1000 ppm. Each treatment was replicated four times and included 50 seeds in each petri dishes. Hyperbolastic growth models for the description of seed germination data were compared to Richards, Weibull, Logistic and Gompertz models. Our results revealed that all studied cultivars were germinated at the cadmium-polluted germination medium to a maximum of 200 ppm without reduction in germination fraction, while seed germination rate was decreased at this concentration compared to 0 and 100 ppm. Increasing cadmium concentration resulted in the germination fraction reduction from 1 to 0.4 at the 400 ppm. The recommended hyperbolastic growth model was type III or (H3) as it provided the best model with the lowest Corrected Akaike Information Criterion for cv. Halil (AICc = −14.6) and cv. Nazok Shakhei, (AICc = −14.2).

Résumé

Cette expérience a été menée pour évaluer les effets de la toxicité du cadmium sur la cinétique de germination de graines issues de différents cultivars de sésame (Halil, Nazok Shakhei, Oltan et Yellow White), en comparant des modèles de croissance non linéaire. Les graines ont germé dans des boîtes de Pétri (90 mm de diamètre), entre deux couches de papier filtre imbibées d’eau distillée (contrôle) ou dans des solutions de cadmium (CdSO4) à des concentrations de 0, 100, 200, 400, 600, 800 et 1000 ppm. Chaque traitement a été répété quatre fois et comprenait 50 graines par boîte. Les cinétiques de croissances ont été modélisées avec modèles de croissance hyperbolastique, dont l’ajustement a été comparé aux modèles sigmoïdes classiques (Richards, Weibull, Logistic et Gompertz). Nos résultats ont révélé que tous les cultivars étudiés ont germé, sans réduction du taux de germination, jusqu’à une concentration de de 100 ppm. Au-delà, le taux de germination était réduit. À la concentration de 400 ppm, le taux de germination est passé de 1 à 0,4. Le modèle de croissance hyperbolastique recommandé était de type III ou (H3), car il présentait un critère d’information d’Akaike (AIC) corrigé le plus bas pour les cultivars Halil (AICc = −14,6) et Nazok Shakhei, (AICc = −14,2).