Seed Physiology: Its History from antiquity to the beginning of the 20th century

Abstract

Seed physiology, especially seed germination, has intrigued the human mind since antiquity, partly out of curiosity, partly because of practical reasons.

Theophrastus could be called the father of seed physiology since he already described many of the facts and problems which up to this day are being investigated by seed physiologists. Most of the other ancient authors writing about natural history or agriculture (Columella, Varro, Pliny the elder, Virgil) added little to Theophrastus’ all encompassing knowledge of seed physiology.

The 1700 years from the first century A.D. to the end of the 18th century were a “black out” (Johansen, 1951) of seed physiology. At the beginning of the 19th century people like Schleiden, Amici, Brown and Hofmeister first understood structure and function of ovule, embryo sac and pollen tube whereas fertilization and double fertilization were only detected at the end of the 19th century by Strasburger, Nawaschin and Guignard.

The physiology and biochemistry of seed maturation were first investigated by Sachs and Pfeffer, two great masters of modern plant physiology.

In modern times our detailed knowledge of the effect of external factors on seed germination is due to the many authors working at the end of the 19th and the beginning of the 20th centuries.

Our knowledge of the impact of temperature on germination derives mainly from the investigations of Sachs, De Vries and Haberlandt, and of light from those of Caspary, Cieslar, Heinricher and Kinzel. The action spectrum of light was first investigated by Cieslar, and Flint and McAllister whereas the most important discovery of the effect of light on germination (and on many other physiological phenomena), the R-FR photoreversible system, was made by Borthwick et al. leading later to the discovery of the phytochrome.

The first germination inhibiting and stimulating substances were found by Siegmund and Lehman. The long history of seed physiology should make today’s seed physiologists conscious of the fact that they stand on the “shoulders of giants.”

Zusammenfassung

Die Physiologie der Samen und besonders ihre Keimung hat schon im Altertum den menschlischen Geist teils aus wissenschaftlicher Neugier, teils aus praktischen Gründen interessiert.

Theophrast kann mit Recht der Vater der Samenphysiologie genannt werden, da ihm schon viele Tatsachen und Probleme, die bis heute im Zentrum des Interesses der Samenphysiologen stehen, bekannt waren.

Die meisten der Autoren des Altertums, die sich mit Naturgeschichte und Landwirtschaft befassten (Columella, Varro, Plinius der Ältere, Vergil) haben dem, was schon Theophrast über Samenphysiologie wusste, wenig hinzugefügt.

Die 1700 Jahre vom 1. Jahrhundert A.D. bis zum Ende des 18. Jahrhunderts waren, so weit es die Samenphysiologie betrifft, ein “black out” (Johansen, 1951). Am Anfang des 19. Jahrhunderts waren es Forscher wie Schieiden, Amici, Brown und Hofmeister, die zum ersten Mal Struktur und Funktion der Samenanlage, des Embryosacks und des Pollenschlauches verstanden, während die Vorgänge bei der Befruchtung und doppelten Befruchtung erst am Ende des 19. Jahrhunderts von Strasburger, Nawaschin und Guignard entdeckt wurden.

Sachs und Pfeffer, die Grossmeister der modernen Pflanzenphysiologie, waren die ersten, die Physiologie und Biochemie der Samenreifung erforschten.

Die Grundlagen unserer heutigen Kenntniss der Wirkung von Aussenfaktoren auf die Samenkeimung verdanken wir einer Reihe von Forschern des Endes des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts. Die Wirkung der Temperatur auf die Keimung der Samen wurde von Sachs, de Vries und Haberlandt erforscht, die des Lichtes von Caspary, Cieslar, Heinricher und Kinzel. Das Wirkungsspektrum des Lichtes auf die Keimung wurde von Cieslar und Flint und MacAllister entdeckt, während Borthwick et al. eine der wichtigsten Entedeckungen der modernen Samenphysiologie machten. Sie entdeckten das reversible Hellrot-Dunkelrot System und seinen Einfluss auf die Keimung der Samen, eine Entdeckung, die zur Auffindung des Phytochroms und seiner vielfältigen Rolle in vielen physiologischen Phänomenen führte.

Siegmund und Lehmann waren die ersten, die keimungshemmende und keimungsfördernde Substanzen auffanden.

Die bis ins Altertum zurückreichende lange Geschichte der Samenphysiologie sollten es den heutigen Physiologen bewusst machen, dass sie “auf Schultern von Riesen” stehen.