KIEŁKOWANIE: BUDOWA NASION, PROCES, RODZAJE - BIOLOGIA - 2026

Kiełkowania jest to proces, w którym zawartość zarodków nasion rośliny nasienne rozwija doprowadzić do nowej rośliny, i charakteryzuje się występu korzenia zewnątrz testa lub powłokach nasiennych.

W królestwie roślin spermatofity to grupa roślin zwana „roślinami wyższymi”, których cechą charakterystyczną jest produkcja nasion w wyniku rozmnażania płciowego, od której wywodzi się jego nazwa, ponieważ „sperma” w języku greckim oznacza nasionko.

Kiełkowanie rośliny dwuliściennej (Źródło: MAKY.OREL za Wikimedia Commons)

Grupa spermatofitów składa się z roślin kwitnących lub okrytozalążkowych i roślin nie kwitnących lub nagonasiennych, które wytwarzają nasiona zamknięte w strukturze zwanej odpowiednio „jajnikiem” lub nasionami nagimi.

Kiełkowanie nasion, niezależnie od ich rodzaju, można rozumieć jako zbiór kolejnych etapów, które powodują, że nasiona nieruchome lub uśpione, o niskiej zawartości wody, wykazują wzrost jego ogólnej aktywności metabolicznej i rozpoczynają tworzenie się sadzonka z zarodka w środku.

Dokładny moment zakończenia kiełkowania i rozpoczęcia wzrostu jest bardzo trudny do zdefiniowania, ponieważ kiełkowanie zostało konkretnie zdefiniowane jako zerwanie nasienia, które samo w sobie jest już wynikiem wzrostu (podział i wydłużenie komórek) .

Na proces kiełkowania wpływa wiele czynników, z których wiele jest endogennych (żywotność, stopień rozwoju zarodka itp.) I egzogennych (na przykład dostępność wody, temperatura i skład atmosfery).

Struktura nasion

Rośliny okrytozalążkowe mają nasiona o stosunkowo prostej budowie, ponieważ składają się z zarodka (produktu zapłodnienia komórki jajowej ziarnem pyłku) otoczonego powłoką zwaną „woreczkiem embrionalnym”, która również pochodzi z procesu zapłodnienia.

Otoczka nasienna nazywana jest łuską i jest produktem rozwoju wewnętrznej powłoki zalążka. Zarodek odżywia się substancją, w której jest zanurzony, bielmem, które również może stać się podstawową tkanką roślin z liścieniami.

Liścienie to pierwotne liście, które mogą pełnić funkcje odżywcze dla zarodka i mogą dbać o fotosyntezę sadzonki, która powstaje podczas kiełkowania nasion.

Ilość substancji rezerwowej jest bardzo zróżnicowana między nasionami, zwłaszcza jeśli chodzi o skład zawartych w nich białek, tłuszczów i węglowodanów. Jednak główną substancją magazynującą nasiona, w mniejszym lub większym stopniu, jest skrobia.

Zarodek jest podstawową strukturą nasienia. Można ją postrzegać jako „miniaturową roślinę” i składa się z korzonka, śliwki lub epikotylu (powyżej miejsca, w którym znajdują się liścienie), jednego lub więcej liścieni i hipokotylu (poniżej liścieni).

Następnie z korzenia tworzy się korzeń, który jest podziemną częścią rośliny; epikotyl będzie później główną osią łodygi, w części nadziemnej; podczas gdy hipokotyl jest częścią zarodka, która łączy korzonek ze śliwką lub epikotylem, to znaczy łączy łodygę z korzeniem u dorosłej rośliny.

Należy zauważyć, że w przyrodzie występuje duża różnorodność nasion, zwłaszcza pod względem wielkości, kształtu, koloru i ogólnej struktury, nie licząc ich wewnętrznych cech fizjologicznych.

Proces (etapy)

Wszystkie dojrzałe nasiona są w stanie zwanym spoczynkiem, dzięki czemu te struktury rozmnażania mogą wytrzymać długie okresy, w których nie istnieją sprzyjające warunki niezbędne do kiełkowania.

Spokój nasion jest odwracany w obecności wody, o odpowiednim składzie atmosferycznym i temperaturze (oczywiście w zależności od rodzaju nasion).

Kiełkowanie po ustąpieniu spoczynku obejmuje procesy, które są powszechne w fizjologii roślin:

- oddychanie

- absorpcja wody

- przemiana „żywności” w substancje rozpuszczalne

- synteza enzymów i hormonów

- metabolizm azotu i fosforu

- przemieszczanie węglowodanów, hormonów, wody i minerałów do merystemów i

- tworzenie się tkanek.

Fizjolodzy roślin zdefiniowali jednak trzy specyficzne etapy, którymi są: wchłanianie, wydłużanie komórek i wzrost liczby komórek (podział komórek), przy czym ten ostatni jest zależny od różnych zdarzeń genetycznych i molekularnych.

Chłonięcie

Zawartość wody w dojrzałych nasionach jest znacznie niska, co sprzyja metabolicznemu ospałości znajdujących się w nich tkanek. Tak więc pierwszym krokiem w kiełkowaniu nasion jest wchłanianie wody, co jest znane jako wchłanianie.

Wchłanianie przywraca turgor komórek embrionalnych, które zostały wcześniej poddane plazmolizie ze względu na mały rozmiar ich prawie pustych wakuoli.

W pierwszych godzinach tego etapu nie obserwuje się zmian chemicznych w nasionach, a także jakiegokolwiek rodzaju aktywności związanej z wydłużaniem lub wydłużaniem ścian komórkowych itp.

Wkrótce potem nawodnienie tkanek (w sprzyjających warunkach atmosferycznych i temperaturowych) pozwala na aktywację organelli i enzymów komórkowych, zwłaszcza mitochondriów. Ta aktywacja sprzyja również syntezie hormonów i białek, niezbędnych do kolejnych zdarzeń.

Wydłużenie i wzrost liczby komórek (podział)

Po kilku godzinach wchłaniania (w zależności od stopnia wysuszenia nasion) można docenić wydłużenie komórek korzonkowych, co pozwala tej strukturze rozszerzyć się i wyłonić z pokrywającej ją powierzchni.

Pierwsze podziały komórkowe zachodzą w merystemie korzenia, właśnie w momencie, gdy korzonek „łamie” tkankę, która go pokrywa. W tym czasie obserwuje się pewne zmiany cytologiczne, takie jak bardziej widoczny wygląd jądra każdej komórki.

Etapy kiełkowania nasion A. thaliana (źródło: Alena Kravchenko via Wikimedia Commons)

Łuska nasienna jest przecinana lub łamana przez korzeń pierwotny, który jest reprezentowany przez korzeń, po czym oś hipokotyledonu kontynuuje proces wydłużania. Podczas tego procesu liścienie pozostają w jądrze, niezależnie od rodzaju kiełkowania.

W trakcie tego procesu odżywianie komórek embrionalnych zależy od aktywności enzymów odpowiedzialnych za rozkład węglowodanów i tłuszczów rezerwowych w bielmie i / lub liścieniach, których aktywność jest całkowicie zależna od poprzedniego procesu wchłaniania.

Rodzaje kiełkowania

Rodzaje kiełkowania zostały określone w zależności od losów liścieni, gdy sadzonka powstaje z zarodka. Dwa najbardziej znane typy to kiełkowanie nabłonka i kiełkowanie podbródka.

Schemat procesu kiełkowania nasion grochu (Źródło: Germination.svg: * Germination.png: Kat1992 dzieło pochodne: Begoonderivative work: Begoon via Wikimedia commons)

Kiełkowanie epigeal

Występuje w wielu roślinach drzewiastych, w tym nagonasiennych, i charakteryzuje się tym, że liścienie wynurzają się z gleby jako „wypychane” przez wydłużony epikotyl.

Kiełkowanie Hypogeal

Występuje, gdy liścienie pozostają w części podziemnej, w międzyczasie epikotyl rośnie i rozwijają się z niego liście fotosyntetyzujące. Występuje powszechnie dla wielu gatunków roślin, na przykład klon, kasztanowiec i kauczuk.

Bibliografia

1. Bewley, JD (1997). Kiełkowanie i spoczynek nasion. Komórka roślinna, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO i McDonald, MF (2012). Zasady nauki i technologii nasion. Springer Science & Business Media.
3. Nabors, MW (2004). Wprowadzenie do botaniki (nr 580 N117i). Osoba.
4. Srivastava, LM (2002). Kiełkowanie nasion, mobilizacja rezerw pożywienia i spoczynek nasion. Wzrost i rozwój roślin: hormony i środowisko. Academic Press: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM i Murphy, A. (2015). Fizjologia i rozwój roślin.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA i Toole, VK (1956). Fizjologia kiełkowania nasion. Coroczny przegląd fizjologii roślin, 7 (1), 299-324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S. i Ayele, BT (2019). Molekularne mechanizmy kiełkowania nasion. In Sprouted Grains (str. 1-24). AACC International Press.