KLÍČENIE: ŠTRUKTÚRA SEMENA, PROCES, DRUHY - BIOLÓGIE - 2024

Klíčenie je proces, ktorým sa obsah embryo v semenách rastlín semenné rastliny sa vyvíja za následok nové rastliny, a je charakterizovaný výstupku koreňa von testa alebo seedcoat.

V rastlinnej ríši sú spermatofyty skupinou rastlín známych ako „vyššie rastliny“, ktoré majú definujúcu charakteristiku produkcie semien v dôsledku ich sexuálnej reprodukcie, od ktorej odvodzuje svoj názov, pretože „sperma“ v gréčtine znamená semeno.

Klíčenie dvojklíčnolistých rastlín (Zdroj: MAKY.OREL prostredníctvom Wikimedia Commons)

Skupina spermií sa skladá z kvitnúcich rastlín alebo angiospermov a kvitnúcich rastlín alebo gymnospermov, ktoré produkujú semená uzavreté v štruktúre nazývanej „vaječníky“ alebo holé semená.

Klíčenie semena, bez ohľadu na jeho typ, možno chápať ako súbor po sebe nasledujúcich krokov, ktoré vytvárajú pokojné alebo spiace semeno s nízkym obsahom vody, vykazujú zvýšenie jeho všeobecnej metabolickej aktivity a začínajú tvoriť sadenice z embrya vo vnútri.

Presný okamih, keď klíčenie končí a začína sa rast, je veľmi ťažké definovať, pretože klíčenie bolo špecificky definované ako pretrhnutie semenného krytu, ktoré samo osebe je už výsledkom rastu (delenie buniek a predĺženie). ,

Proces klíčenia ovplyvňuje viacero faktorov, z ktorých mnohé sú endogénne (životaschopnosť, stupeň vývoja embrya atď.) A exogénne (napríklad dostupnosť vody, teplota a zloženie atmosféry).

Štruktúra osiva

Rastliny angiospermu majú semená s relatívne jednoduchou štruktúrou, pretože sa skladajú z embrya (produkt oplodnenia vajíčka peľovým zrnom), ktoré je obklopené povlakom známym ako „embryonálny vak“, ktorý tiež pochádza z procesu oplodnenia.

Obal osiva je známy ako testa a je produktom vývoja vnútorných prvkov vajíčka. Embryo sa živí látkou, do ktorej je ponorené, endospermom, ktorý sa tiež môže stať základným tkanivom v rastlinách s kotyledónmi.

Cotyledony sú primárne listy, ktoré môžu plniť výživné funkcie embrya a môžu sa postarať o fotosyntézu sadenice, ktorá sa vytvára pri klíčení semien.

Množstvo rezervnej látky je medzi semenami veľmi variabilné, najmä čo sa týka zloženia bielkovín, tukov a uhľohydrátov, ktoré majú. Avšak hlavnou skladovacou látkou v semenách je vo väčšej alebo menšej miere škrob.

Embryo je základná štruktúra semena. Môže sa naň pozerať ako na „miniatúrnu rastlinu“ a skladá sa z lícnej kosti, plumule alebo epikotylu (nad nimi, kde sú kotyledóny), jedného alebo viacerých kotyledónov a hypokotylu (pod kotyledónmi).

Z radiálnej oblasti sa následne vytvorí koreň, ktorý je podzemnou časťou rastliny; epicotyl bude neskôr hlavnou osou stonky vo vzdušnej časti; zatiaľ čo hypocotyl je časť embrya, ktorá spája svalovinu s plumule alebo epikotylom, to znamená, že spája stonku s koreňom v dospelej rastline.

Je dôležité poznamenať, že v prírode existuje veľká rozmanitosť semien, najmä čo sa týka veľkosti, tvaru, farby a všeobecnej štruktúry, pričom sa nepočítajú ich vlastné fyziologické vlastnosti.

Proces (fázy)

Všetky zrelé semená sú v stave známom ako pokojný stav, pričom tieto množiteľské štruktúry vydržia dlhšie obdobia, v ktorých nie sú splnené priaznivé podmienky potrebné na klíčenie.

Pokoj v kľude semena je obrátený v prítomnosti vody, vhodného zloženia atmosféry a teploty (samozrejme v závislosti od typu semena).

Klíčenie, keď už nie je v kľude, zahŕňa procesy, ktoré sú bežné vo fyziológii rastlín:

- dýchanie

- absorpcia vody

- premenu „potraviny“ na rozpustné látky

- syntéza enzýmov a hormónov

- metabolizmus dusíka a fosforu

- presun uhľohydrátov, hormónov, vody a minerálov do meristémov a

- tvorba tkanív.

Fyziológovia rastlín však definovali tri špecifické štádiá, ktorými sú: vstrebávanie, predlžovanie buniek a zvyšovanie počtu buniek (delenie buniek), pričom posledná uvedená závisí od rôznych genetických a molekulárnych udalostí.

imbibice

Obsah vody v zrelých semenách je značne nízky, čo podporuje metabolickú letargiu tkanív vnútri. Prvým krokom klíčenia semena je teda absorpcia vody, ktorá je známa ako vstrebávanie.

Vibrácia obnovuje turgor embryonálnych buniek, ktoré boli predtým plazmolyzované z dôvodu malej veľkosti takmer prázdnych vakuol.

Počas prvých hodín tohto štádia nie sú v semenách pozorované žiadne chemické zmeny, ani akýkoľvek druh aktivity spojenej s predĺžením alebo predĺžením bunkových stien atď.

Krátko nato, hydratácia tkanív (za priaznivých podmienok atmosféry a teploty) umožňuje aktiváciu organel a bunkových enzýmov, najmä mitochondrií. Táto aktivácia tiež podporuje syntézu hormónov a proteínov, ktorá je nevyhnutná pre následné udalosti.

Predĺženie a zvýšenie počtu buniek (delenie)

Po niekoľkých hodinách vstrebávania (v závislosti od stupňa vysušenia semien) je možné oceniť predĺženie buniek patriacich k radikálu, čo umožňuje, aby sa táto štruktúra rozšírila a vynorila sa z povrchu, ktorý ju pokrýva.

Prvé bunkové delenie sa vyskytuje v koreňovom meristeme, práve v čase, keď radiálna časť „rozbije“ tkanivo, ktoré ju pokrýva. V tomto okamihu sa pozorujú niektoré cytologické zmeny, ako napríklad výraznejší vzhľad jadra každej bunky.

Etapy klíčenia semena A. thaliana (Zdroj: Alena Kravchenko prostredníctvom Wikimedia Commons)

Obal semena alebo testa prechádzajú alebo sa lámu primárnym koreňom, ktorý je predstavovaný zárodkom, po ktorom hypokotyledónová os pokračuje v procese predlžovania. Počas tohto procesu kotyledóny zostávajú vo vnútri tela, bez ohľadu na typ klíčenia.

Kým tento proces pokračuje, výživa embryonálnych buniek závisí od aktivity enzýmov zodpovedných za degradáciu uhľohydrátov a rezervných tukov v endosperme a / alebo kotyledónoch, aktivita úplne závisí od predchádzajúceho procesu vstrebávania.

Druhy klíčivosti

Typy klíčenia boli definované podľa osudu kotyledónov, keď sa semenáčiky tvoria z embrya. Dva najznámejšie typy sú epigeal klíčenie a hypogeal klíčenie.

Diagram procesu klíčenia semien hrachu (Zdroj: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992derivatívne práce: Begoonderivatívne práce: Begoon cez Wikimedia commons)

Epigálne klíčenie

Vyskytuje sa v mnohých drevinách, vrátane gymnosperiem, a je charakterizovaný kotyledónmi vychádzajúcimi z pôdy ako „tlačenými“ predĺženým epikotylom.

Hypogeal klíčenie

Vyskytuje sa, keď kotyledóny zostávajú v podzemnej časti, zatiaľ čo epicotyl rastie vzpriamene a z neho sa vyvinú fotosyntetické listy. To je bežné pre mnoho druhov rastlín, napríklad pre javor, gaštan a gumu.

Referencie

1. Bewley, JD (1997). Klíčenie osiva a dormancia. Rastlinná bunka, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO a McDonald, MF (2012). Princípy vedy a techniky osív. Springer Science & Business Media.
3. Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Klíčenie osiva, mobilizácia potravinových rezerv a pokojové osivo. Rast a vývoj rastlín: hormóny a životné prostredie. Academic Press: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, a Murphy, A. (2015). Fyziológia a vývoj rastlín.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, a Toole, VK (1956). Fyziológia klíčenia semien. Ročný prehľad o fyziológii rastlín, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S. & Ayele, BT (2019). Molekulárne mechanizmy klíčenia semien. V naklíčených zrnách (str. 1-24). Medzinárodná tlač AACC.