Където се образува семето. Онлайн урок. Структурата на семената. Определение на понятието "семе" в ботаниката
От момента на зачеването до пълната зрялост, когато става способно да произведе нормален кълн, семето претърпява поредица от сложни трансформации от едно състояние в друго, по-съвършено, тоест случва се това, което се определя от концепцията за „развитие на семена“.
Целият този сложен процес може да бъде разделен на няколко периода и фази, които характеризират отделните етапи от живота на семената.
Всяка фаза се характеризира с много специфично състояние на семето и затова диагнозата на фазата трябва да бъде изключително ясна и проста. Сега обаче има само разпръснати описания на отделни фази, най-често въз основа на една характеристика.
Особено важна е класификацията на периодите и фазите на развитие на семената. За да се изгради класификация на конкретно явление, е необходимо да се обобщи натрупаният експериментален материал и да се обобщят резултатите от изследването и да се предложи начин за по-нататъшно развитие на това явление. Естествено, такава класификация може да бъде разработена само чрез колективните усилия на изследователите.
Основата за изграждане на класификация на периодите и фазите на развитие на семената трябва да бъде комплекс от характеристики: морфологични, морфогенетични и биохимични.
Най-подробно са проучени фазите и са разработени класификации за зърнените култури. Най-добрите класификации за зърнени култури са предложени от Н. Н. Кулешов, за бобови - В. А. Вишневски, за слънчоглед - В. К. Морозов.
Периоди на развитие на семената
Периодът на развитие на семената се характеризира с всяка значителна качествена промяна, както и с неговата продължителност.
За зърнените култури могат да се разграничат шест характерни, ясно определени периода: образуване на семена(ембрионален), образуване, наливане, съзряване, зреене след прибиране на реколтата, пълна зрялост. Както ще видим по-късно, всички тези периоди в общ вид са присъщи на всички останали култури, въпреки че, естествено, всяка култура ще има специфични различия в характера на периода, в неговите фази.
Н. Н. Кулешов разделя процеса на развитие на зърното на три периода (фази): образуване, наливанеИ съзряване. Последните два периода възприемаме в интерпретацията на Н. Н. Кулешов, а първия разделяме на два качествено различни периода: образуване на семенаи него образуване. Освен това включваме в единния процес на развитие на семената периода зреене след прибиране на реколтатаи точка пълна зрялост.
Всички тези периоди могат да бъдат характеризирани накратко по следния начин (на примера на зимната пшеница).
Период на образуване на семеназапочва след оплождането (от началото на постгамната фаза) и продължава до момента, в който семето, отделено от майчиното растение, може да поникне. Това показва, че семето вече е образувано и в бъдеще започва период на неговото укрепване и формиране. Този ембрионален период започва с образуването на зиготата и завършва с образуването на точката на растеж на ембриона. В това състояние ембрионът е способен, при оптимални условия, да произведе слаб, но все още жизнеспособен кълн.
Този период продължава 7–9 дни при зимната пшеница, 7 дни при меката пролетна пшеница, 10 дни при твърдата пролетна пшеница, 10–15 дни при царевицата и др.
Период на формиранепродължава до достигане на крайната дължина на зърното, характерна за сорта. До края на периода диференциацията на ембриона основно завършва. През това време съдържанието на зърното се превръща от воднисто в млечно (в тъканта на ендосперма се появяват нишестени зърна), а цветът на обвивката се променя от бял на зелен (натрупва се хлорофил). Влажността на зърното е 65–80%, а сухото тегло на 1000 зърна достига 8–12 g. Този период в развитието на зърното се характеризира с високо съдържание на вода (особено на свободна вода) и ниско съдържание на сухо вещество. Периодът продължава 5-8 дни.
Период на пълненезапочва с отлагането на нишесте в клетките на ендосперма и продължава, докато отлагането на нишесте спре. Периодът се характеризира с увеличаване на ширината и дебелината на зърното до максималния му размер, пълното завършване на образуването на ендоспермална тъкан, която първо има млечна консистенция, след това тестообразна и до края на периода восъчна. Теглото на водата в зърното остава постоянно, но съдържанието на влага в зърното намалява до 38–40% (поради постоянното увеличаване на сухото вещество). Този период продължава средно 20–25 дни, но при влажно и хладно време може да продължи до 30 дни, а при сухо и горещо време може да се съкрати до 15–18 дни или по-малко.
Период на узряване на семенатазапочва с отделянето му от майчиното растение, когато спира доставката на пластични вещества, ензими и дори вода. Зърното преминава през процеси на полимеризация и сушене. Влажността по това време намалява до 12–18%, а понякога и до 8%. Количеството свободна вода рязко намалява и до края на периода може да изчезне напълно.
Това разделение на периоди е правилно от гледна точка на търговското зърно - последното узрява и се счита за годно за техническа употреба, тоест става суровина за промишлеността.
От гледна точка на производителя на семена, развитието на семената все още не е завършено през този период. Както ще видим по-нататък, настъпва нов качествен период, който е свързан с по-нататъшната трансформация на химикалите и появата на ново и най-важно свойство на семената - пълно нормално поникване. Въпреки че морфологичното образуване на семената завършва в третия период, физиологичните процеси също протичат в последващото време, поради което считаме за необходимо да допълним процеса на образуване на семената с пети период - периодът зреене след прибиране на реколтата.
IN Период зреене след прибиране на реколтатав семената протичат сложни биохимични трансформации на различни химични съединения, въпреки че морфологичните характеристики остават същите като в предишната фаза.
През този период продължава и завършва синтезът на високомолекулни протеинови съединения, превръщането на свободните мастни киселини в мазнини, молекулите на въглехидратните съединения стават по-големи, протичат процесите на трансформация на веществата - инхибитори на покълването в други форми, активността на ензимите избледнява, а пропускливостта на въздуха и водата на обвивките на семената се увеличава.
Влагата на семената е в равновесие с относителната влажност на въздуха. Дишането на семената избледнява. В началото на периода семената не покълват или кълняемостта им е много ниска, но в края става нормална. Периодът продължава, в зависимост от културата и външните условия, от един ден до няколко месеца.
Период на пълна зрялостзапочва от момента, в който семената са напълно покълнали, тоест семената са готови да започнат нов цикъл в живота на растението. Има бавно стареене на колоидите, което е придружено от слабо дишане. Семената остават в това състояние, докато започнат да покълват или докато не бъдат напълно унищожени поради стареене при дългосрочно съхранение.
Тези периоди в някои случаи са разделени на по-малки етапи на развитие на семената - фази . Фазите се разграничават по различни характеристики, които най-ясно отразяват техните характеристики. В един случай това може да е специално състояние на ендосперма, в друг - естеството на физиологичните процеси и т.н.
Периодът на запълване се разделя на следните фази на развитие според състоянието на ендосперма: воднисти, предварително мляко, млечни продукти, пастообразен. По време на периода на зреене се разграничават фазите на зрялост: восъчен(често се разграничават началото, пълната и края на восъчната зрялост), твърд(понякога отбелязва началото на твърдата фаза на зрялост).
Водна фаза– началото на образуването на ендоспермни клетки. Зърното е пълно с водниста течност. Черупката е бяла или белезникава. Влажността на зърното е 75–80%, свободната влага е 5–6 пъти повече от свързаната, сухото вещество е 2–3% от максималното количество. Средната продължителност на фазата е около 6 дни.
Фаза преди млечната жлеза– течното, воднисто съдържание на зърното придобива млечен оттенък, тъй като започва процесът на отлагане на нишестени зърна в ендосперма. Черупката е зеленикава. Съдържанието на влага в зърното се намалява до 70–75%, свободната влага се съдържа 3–4 пъти повече от свързаната и около 10% от теглото на зрялото зърно натрупва сухо вещество до края на фазата. Продължителността на фазата е 6-7 дни.
Фаза на млечна зрялост– зърното има консистенция на млечнобяла маса, обвивката е зелена. В края на фазата влажността на зърното пада до 50%, съотношението свободна към свързана вода е приблизително 1,5:1. Количеството вода на 1000 сурови зърна остава приблизително постоянно. През тази фаза се натрупва интензивно сухо вещество, като количеството му е около 50% от теглото на зрялото семе. Продължителността на фазата е 7-10 дни, понякога 10-15 дни.
Фаза на зрялост на тестото– ендосперма придобива консистенция на тесто, а при смачкване нишките се разтягат. Хлорофилът постепенно изчезва в черупката (запазвайки се в жлеба). Влажността на зърното се намалява до 35–42%, съотношението свободна към свързана вода е 1:1. Съдържанието на сухо вещество достига 85–90% от максималното. Продължителността на фазата е 4-5 дни.
Фаза на восъчна зрялост– ендосперма става восъчен и еластичен. Черупките пожълтяват. Хлорофилът изчезва в браздата. Количеството вода се намалява до 30%. Зърното достига своя максимален обем. В началото на фазата продължава леко нарастване на сухото вещество в зърното, а към края то напълно спира. Продължителността на фазата е 3-6 дни.
– ендоспермът става твърд, брашнен или стъклен при счупване. Черупката също придобива плътен, кожен вид. Цветът е типичен за тази култура и сорт. В зависимост от зоната и условията водното съдържание е 8–22%, включително 1–8% в свободно състояние. Продължителността на фазата е 3-5 дни, след което започва постепенен процес на загуба на вещество (изтичане и др.).
Продължителността на всеки период и фаза се определя не само от характеристиките на вида, но и от условията, в които протича развитието на семето. Околната среда може да промени не само продължителността на периода или фазата, но и техния характер (физиологичните процеси могат да протичат интензивно или могат да бъдат значително потиснати), което влияе върху посевните и добивните свойства на семената.
Ако по време на периода на образуване на семена времето е горещо и сухо или почвата не е достатъчно влажна, т.е. предпазителили улавяне, тогава продължителността на периода се намалява, семената нямат време да достигнат нормална дължина и се съкращават (много рядко явление).
В някои случаи процесът на потискане на растението и семената може да продължи (при високи температури и липса на влага): настъпва тежка дехидратация на семената, нарушава се нормалното физиологично състояние на клетките и биохимичните процеси в семената промяна. Резултатът е слаби семена с ниско тегло от 1000 зърна, често с високо съдържание на азотни съединения.
Влажното време с благоприятни температури и снабдяване с хранителни вещества спомагат за удължаване на периода на образуване и образуване на дълги семена, които при благоприятни последващи условия се превръщат в големи семена.
Теглото и размерът на семената зависят от условията по време на периода на напълване на семената. При нормални условия на хранене, водоснабдяване и липса на физическо изсушаване на семената, процесът на напълване продължава по-дълго време и в зърното се отлагат много органични вещества. При такива условия семената придобиват голямо тегло, големи размери, гладка повърхност, ярък, свеж цвят, имат високи посевни и добивни свойства.
При дъждовно време пълненето се забавя, синтетичните процеси се отслабват и химическият състав се променя, тъй като някои вещества не се превръщат в крайни продукти. Такива семена имат намалени добивни свойства, имат дълъг период на узряване след прибиране на реколтата и се съхраняват лошо.
Високата температура при достатъчно пълно водоснабдяване скъсява периода на пълнене и ускорява темпото на биохимичните процеси. Семената са с високо качество. Ако водоснабдяването е недостатъчно, тогава поради скъсяването на този период семената могат да бъдат слаби в различна степен. Това забавяне обаче има по-малко отрицателно въздействие върху качеството на семената, отколкото забавянето, възникнало в периода на тяхното формиране, когато неблагоприятните условия също влияят върху развитието на ембриона.
Условията, които се развиват през периода на узряване на семената, имат по-малко влияние върху тяхното качество, отколкото условията от предходните периоди, но те също са важни за получаване на висококачествени семена. През този период трябва да има постоянно, равномерно изсушаване на семената, което допринася за превръщането на резервните хранителни вещества в крайни форми. Сушата във фазата на восъчна зрялост, ако причинява бързо изсъхване на семената, води до повишено съдържание на лесно подвижни въглехидрати (захар и др.), Които нямат време да се превърнат в нишесте. Такива семена имат високи посевни качества, особено висока енергия на покълване, но изискват специално внимание по време на съхранение. Повишеното съдържание на захар, дори при леко повишаване на влажността, може да причини интензивно дишане и впоследствие разваляне на семената.
Дъждовното и студено време през периода на зреене забавя този процес и семената се получават с лоши посевни качества и ниска кълняемост. Студеното, но сухо време, въпреки че удължава периода, дава семена със задоволително качество.
Считаните периоди на развитие на семената се прилагат за зърнени култури, но те са напълно приложими за други култури, въпреки че някои фази могат да бъдат различни.
В. А. Вишневски проучи подробно процеса на развитие на семената на лупина и установи шест фази на зрялост: а)котиледоните тъмнозелени, коренче зелени; б)котиледоните са зелени, началото на избелването на корена на ембриона; V)котиледони светлозелени, пълно избелване на корена на ембриона; G)котиледоните са белезникави, началото на пожълтяване на корена на ембриона; д)котиледоните са пожълтели, коренът на ембриона е жълт; д)котиледоните са жълти, коренът на ембриона е светложълт. Според автора периодът на запълване завършва във фазата на пълно пожълтяване на корена на зародиша, когато съдържанието на влага в семената стане под 50% и потокът от пластични вещества в семената спира. Това разделение на фази на периодите на запълване и зреене е възможно и за други бобови растения, въпреки че ще има някои разлики.
Процесът на развитие на слънчогледовите семена се различава значително от процеса на развитие на кариопсите. По схемата на В. К. Морозов за слънчоглед Установени са следните фази:
Фаза на образуване на обем на ахени(перикарп) започва много преди цъфтежа и завършва 6–14 дни след оплождането. Перикарпът на ахената нараства на дължина приблизително 6 дни след оплождането, а на ширина и дебелина - 8–14 дни.
Фаза на образуване на ядрен обемзапочва след оплождането. Забележимо нарастване и в трите измерения започва след четвъртия ден и завършва между 12-ия и 14-ия ден.
Фаза на пълненезапочва в края на предишния и завършва, когато доставката на сухо вещество и натрупването на мазнини в ахената спре. Това обикновено се случва, когато влажността на ахените намалее до 38–40%.
IN фаза на съзряванеПроцесът на сушене и отстраняване на влагата е в ход. Семената влизат в състояние на следберитбено узряване.
В рамките на фазата на съзряване авторът разграничава и степен на зрялост (узряване): стая за почистване– семената имат съдържание на влага 18–20%, икономически– влажност на ахените 12–14% и Спри се– съдържанието на влага в семената е по-малко от 12%.
Както виждаме, това разделение на процеса на развитие на ахените се основава на тяхното съдържание на влага и само в първите две фази се вземат други характеристики.
Би било възможно да се продължи анализът на фазите на развитие на други култури, но всички те ще отразяват само техните специфики, а общият модел остава същият.
И защитени от семенната обвивка. Семената служат за разпръскване на растенията и оцеляване при неблагоприятни условия.
Семената се използват през пролетта при сеитба на краставици, репички, фасул, грах, фасул, както и при отглеждане на разсад от домати, пипер и патладжан.
Семената на различните растения се различават по форма и размер. Например макът, ряпата, зелето, магданозът и морковите имат дребни семена, а бобът, фасулът и тиквата са с едри семена.
Състои се от ембрион, хранителни вещества и семенна кожа. Хранителните вещества се отлагат в ендосперма или котиледоните.
Семенен зародиш
Основната част от семето е зародишът. Състои се от зародишно коренче, зародишна дръжка, пъпка и котиледони (фиг. 167). Котиледоните са първите листа на ембриона. Така ембрионът е миниатюрно растение, което има всички органи на възрастно растение - корен, стъбло, листа.
Котиледон
Ембрионът може да има един котиледон или два. В зависимост от броя на семеделните растения растенията се делят на едносемеделни (царевица, лук, овес, пшеница, ръж, лале и др.) и двусемеделни (грах, краставица, тиква, боб и др.).
Хранителни вещества в семена
Семената съдържат запас от хранителни вещества. Основните резервни хранителни вещества са нишестето, протеините и мазнините. Освен това семената съдържат малки количества минерали, витамини и други органични вещества. Някои растения съхраняват хранителни вещества в ендосперма (пшеница, ръж, ечемик, мак, липа, сладък пипер, люляк и др.). При други растения хранителните вещества от ендосперма се изразходват за растежа на ембриона по време на узряването на семената. Тогава се образуват семена без ендосперм. Резервните хранителни вещества в семената на такива растения се отлагат в месести котиледони (боб, грах, краставица, тиква, фасул и др.). Семената винаги съдържат малко количество вода.
Продукти за защита на семената
Теста
Отвън семето е покрито със семенна обвивка, която се образува от обвивката на яйцеклетката.
Обвивката на семената надеждно предпазва семената от изсушаване, механични повреди, температурни промени и проникване на бактерии и гъбички. Обвивката на семето често е оцветена в различни цветове (фиг. 168). В семената на пшеница, ръж, ечемик и други зърнени култури семенната обвивка се слива със сухия перикарп (виж фиг. 167).
Токсични вещества
Средството за защита на семената е не само здравата семенна обвивка, но и различни вещества с остра миризма и вкус. Семената на някои растения съдържат токсични вещества, които също изпълняват защитна функция.
Покой на семената
Покойът на семената е важна адаптация, която позволява на растенията да оцелеят при неблагоприятни условия и да поддържат съществуването на техния вид.
В периода на узряване на семената в тях се развива зародишът и се натрупват резервни хранителни вещества. В зрелите семена всички жизнени процеси се забавят, количеството вода не надвишава 10-15% от общата маса на семето. След узряване върху майчиното растение и преди покълването семената на повечето растения са в латентно състояние. Благодарение на състоянието на покой, семената могат да оцелеят при неблагоприятни условия и да останат живи дълго време. Материал от сайта
Жизнеспособността на семената е способността на семената да запазят способността си да покълнат. Когато настъпят благоприятни условия, семето се събужда и покълва. При някои растения семената много бързо губят своята жизнеспособност - способността да покълнат. Семената от сребрист клен, дъб, бук, див кестен, топола, върба и бряст остават жизнеспособни от няколко дни до няколко месеца. Семената от пащърнак и целина остават жизнеспособни 1-2 години, боб, царевица - 5-7 години, краставици, тиква - 6-7 години. Жизнеспособността на семената зависи от биологичните характеристики на растителния вид, както и от условията на съхранение. При неправилно съхранение (висока температура и влажност) семената бързо губят жизнеспособността си.
Рекордът за дълголетие беше поставен от семената на арктическата лупина, покрити с дебела, почти непроницаема кожа. Семената на това растение са открити на платото Юкон в замръзналата тиня на река Милър Крийк (Канада). Те лежаха в дупки, изкопани от леминги, около 10 хиляди години. Посетите семена поникнаха след два дни, а едно от тях даде началото на цъфтящо растение.
След като ни зарадваха на етапа на цъфтеж с богата палитра от тонове, нюанси, разнообразие от форми, предизвикващи невероятни образи във въображението, растенията навлизат в следващия етап на развитие - образуването на семена, които ще продължат живота си в следващите поколения.
Може ли едно семе да се нарече растителен орган? Оказва се, че не. Дори първата клетка, образувана в резултат на сливането на ядрата на поленово зърно и яйцеклетка, вече е нов организъм, макар и зависим от майчиното растение в началните етапи на своето развитие.
Структурата и свойствата на семената се определят от основните функции, възложени им от природата: размножаване на растенията, разпространение и оцеляване при неблагоприятни условия. Способността на едно семе да реализира оптимално тези функции зависи както от генетичния потенциал на родителите, така и от условията, в които е растяло майчиното растение. Агрономите дори имат понятия за енергия на покълване на семена (способността да произвеждат енергични разсад) и степен на покълване (пропорция на покълналите семена от общия брой засадени). Тези характеристики говорят за качеството, "силата" на семената.
Семената са удивително разнообразни по външна структура, по размер, по тегло, по състав на резервните хранителни вещества и дори по степен на формиране на ембриона до момента, в който напуснат майчиното растение. Общото между всички семена е, че се състоят от семенна обвивка, ендосперм (съхранение на хранителни вещества) и ембрион.
Обвивката на семето осигурява защита на ембриона. Не пропуска вода; такива семена могат да лежат в почвата дълго време, преди да покълнат. Освен това, когато семето узрее, абсцизовата киселина се натрупва в кожата му, потискайки метаболитните процеси.
В зрелия ембрион стебловидната ос носи един или два котиледона (първите "листа" на бъдещото растение В краищата на ембрионалната ос са апикалните меристеми на корена и издънката).
Основната функция на ендосперма е да подхранва покълналия ембрион.
Подобно на ембриона, ендосперма се състои от живи клетки. Но защо едно растение се нуждае от жива тъкан за съхранение?
Ендоспермът не е просто склад. Тук е написана програмата за доставяне на хранителни вещества на покълналия ембрион: какви съединения трябва да бъдат доставени и в какъв ред.
В семената на различните растения ендоспермът е развит в различна степен. Той съставлява по-голямата част от зрелите семена на пшеница, домати и моркови. Но при черешите, граха и слънчогледа почти не се развива; резервите са съсредоточени в самия зародиш, най-често в котиледонните листа (при бобовите растения).
Орхидеите изобщо нямат ендосперм, а микроскопичният ембрион също не съдържа резервни вещества. За да покълнат, семето на орхидеята трябва да бъде поставено в богата, влажна почва, просмукана с мицел на гъбата rhizoctonia. С помощта на този симбионт разсадът получава всичко необходимо, докато не стане способен на самостоятелно съществуване.
Какво съхраняват растенията в семената? Зърнените храни, например, натрупват нишесте в ендосперма. Има го доста - 60-70% от сухото тегло на зърното. Протеинът в тези семена е само 10-16%, мазнините - 2%. Бобовите култури основно съхраняват протеини: соя - до 40%, грах, боб, фий - до 30%, боб - 23%. Маслодайните семена съдържат много мазнини: рициново масло - 60%, слънчоглед - 56%, сусам - 53%, мак - 45%. Различните състави на семена също предполагат различни начини за по-нататъшна трансформация на резервите.
Ако намерите грешка, моля, маркирайте част от текста и щракнете Ctrl+Enter.
Цъфтящото растение започва живота си като семе. Семената на растенията се различават по форма, цвят, размер, тегло, но всички те имат сходна структура.
Житното зърно не е семе, а плод. Плодовата тъкан в зърното е представена само от филмов външен слой, наречен плодова ципа. Останалата част от зърното е семето.
Структурата на едносемеделното семе може ясно да се види на примера на пшеницата. При пшеницата зърната са плодове - кариопсис, съдържащ само едно семе. По-голямата част от зърното е заета от ендосперм, специална тъкан за съхранение, съдържаща органични вещества. Ембрионът е разположен отстрани на ендосперма. Състои се от ембрионално коренче, ембрионална дръжка, ембрионална пъпка и видоизменен котиледон, разположен на границата с ендосперма. По време на покълването на семената този котиледон улеснява потока на хранителни вещества от ендосперма към ембриона.
Структура на едносемеделно семе (пшеница)
Структурата на семето на двусемеделно растение
Структурата на семето на двусемеделно растение е по-лесно да се разгледа на примера на боб, който се състои от ембрион и семенна обвивка. След отстраняване на семенната обвивка се разкрива ембрионът, който се състои от ембрионално коренче, ембрионално стъбло, два масивни котиледона и пъпка, затворена между тях. Котиледоните са първите модифицирани листа на ембриона. В боба и много други растения те съдържат запас от хранителни вещества, които след това се използват за хранене на разсада, а също така изпълняват защитна функция по отношение на пъпката.
Структурата на семето на двусемеделно растение (боб)
Определяне на неорганични вещества в семена
Мишена:идентифициране на неорганични вещества в семената.
Какво правим:сложете няколко сухи семена (пшеница) на дъното на епруветката и ги загрейте на огъня. Условие: епруветката трябва да се държи хоризонтално над огъня, така че горната й част да остане студена.
Какво виждаме:Скоро могат да се видят капки вода по вътрешните стени в студената част на епруветката.
Резултат:капките вода са резултат от охлаждането на водните пари, отделени от семената.
Какво правим:Продължаваме да нагряваме епруветката.
Какво виждаме:появяват се кафяви газове. Семената се овъгляват.
Резултат:Когато семената изгорят напълно, остава само малко пепел. В семената го няма много - от 1,5 до 5% от сухото тегло.
Заключение:семената съдържат запалим органичен и незапалим минерал (пепел).
Определяне на органични вещества в семена
Известно е, че брашното се получава чрез смилане на пшенични зърна в мелница.
Мишена:Нека да разберем състава на органичните вещества, включени в семената на пшеницата.
Какво правим:Да вземем малко пшенично брашно, да добавим вода към него и да направим малка бучка тесто. Увийте бучката тесто в марля и изплакнете обилно в съд с вода.
Какво виждаме:водата в съда помътня, а в марлята остана малка лепкава бучка.
Какво правим:капнете 1-2 капки йоден разтвор в чаша вода.
Какво виждаме:течността в съда посиня.
Резултат:Тестваната вода става синя, което означава, че в нея има нишесте.
Върху марлята, в която беше тестото, остана вискозна лепкава маса - глутен или растителен протеин.
Заключение:Семената съдържат растителен протеин и нишесте - това са органични вещества. Органичните вещества се отлагат предимно в семената. Различните растения ги съдържат в различни количества.
Определяне на растителни мазнини в семена на растения
Освен протеини и нишесте от органични вещества, семената съдържат и растителни мазнини.
Мишена:доказват, че семената съдържат растителни мазнини.
Какво правим:Поставете слънчогледовото семе между два листа бяла хартия (фиг. 1). След това натиснете тъпия край на молив върху семето (фиг. 2).
Какво виждаме:върху хартията се появи мазно петно (фиг. 3).
Общо заключение:органичните вещества се образуват в тялото и при нагряване се овъгляват и след това изгарят, превръщайки се в газообразни вещества. Неорганичните вещества, които изграждат семето, не горят и не се овъгляват.
Жизнени процеси на покълващото семе
Покълване на семена
Кълняемостта на семената е важен показател за качеството на самите семена. Не е трудно да го дефинираме.
Мишена:научете се да определяте кълняемостта на семената.
Това, което правят:пребройте 100 семена подред от семенния материал, без избор, поставете ги върху мокра филтърна хартия или върху навлажнен пясък (или върху мокра кърпа).
Какво виждаме:След 3-4 дни пребройте броя на покълналите семена и вижте колко добре покълват семената.
След 7-10 дни отново се преброяват покълналите семена и се следи крайната кълняемост.
Кълняемостта се оценява като процент, като се изчислява броя на покълналите проценти от 100 засети.
Заключение:Колкото по-голям е броят на покълналите семена, толкова по-добро е качеството на посевния материал.
Покълване на семена
Има семена, които при покълване извеждат котиледонни листа на повърхността на почвата (боб, краставици, тиква, цвекло, бреза, клен, астра, невен) - това е надземно покълване на семето.
При други растения по време на покълването котиледоните не излизат на повърхността на почвата (грах, настурция, боб, дъб, кестен); те се класифицират като растения с подземно поникване.
Необходими условия за покълване на семената
За да направите това, можете да направите малък експеримент.
Мишена:Какви условия са необходими, за да започнат семената да покълнат?
Какво правим:Да вземем три чаши и на дъното на всяка да сложим по няколко житни зърна. В първия ще оставим семената такива, каквито са (в него ще има само въздух). Във втория налейте вода, колкото да намокри само семената, но да не ги покрие напълно. Напълнете третата чаша до половината. Покрийте и трите чаши със стъкло и оставете на светло. Това е началото на нашия опит.
След около 4-5 дни ще анализираме резултата.
Какво виждаме:в първия семената останаха непроменени, във втория набъбнаха и поникнаха, а в третия само набъбнаха, но не покълнаха.
Резултат:опитът показва, че семената лесно абсорбират вода и набъбват, увеличавайки обема си. В този случай органичните вещества (протеини и нишесте) стават разтворими. Така семето започва активен живот от латентно състояние. Ако обаче, както в третата чаша, въздухът няма достъп до семената, тогава те, въпреки че набъбват, не покълват. Семената поникнаха само във втората чаша, където имаха достъп и до вода, и до въздух. Нямаше промени в първото стъкло, тъй като влагата не достигна до семената.
Заключение:Семената изискват влага и въздух за покълване.
Влияние на температурата върху покълването на семената
Мишена:Нека потвърдим експериментално, че освен влагата и кислорода, температурните условия също влияят върху покълването на семената.
Какво правим:сложете няколко семена от боб (равни количества) в две чаши и налейте вода, така че да навлажни само семената, но да не ги покрие напълно. Покрийте чашите със стъкло. Една чаша ще оставим в стаята при температура +18-19ºС, а другата ще поставим на студено (хладилник), където температурата не е по-висока от +3-4ºС.
След 4-5 дни ще проверим резултатите.
Резултат:семената поникнаха само в чашата, която стоеше в стаята.
Заключение:следователно, за покълването на семената също е необходима определена температура на околната среда.
Дишащи семена
Необходимостта от въздух се обяснява с факта, че семената дишат, тоест абсорбират кислород от въздуха и отделят въглероден диоксид в околната среда.
Мишена:експериментално доказват, че растенията абсорбират кислород от въздуха и отделят въглероден диоксид.
Какво правим:Да вземем две стъклени колби. Поставете малко количество набъбнали грахови семена в едната, а другата оставете празна. Покрийте двете колби със стъкло.
След един ден вземете горяща треска и я поставете в празна колба.
Какво виждаме:треската продължава да гори. Поставете в колба със семена. Светлината изгасна.
Научно доказано е, че кислородът във въздуха подпомага горенето и се абсорбира при дишане. Въглеродният диоксид не поддържа горенето и се отделя при дишане.
Заключение:опитът показва, че покълналите семена (като жив организъм) абсорбират кислород (O 2) от въздуха, който е в колбата, и освобождават въглероден диоксид (CO 2). Уверете се, че семената дишат.
Сухите семена, ако са живи, също дишат, но при тях този процес е много слаб.
Трансформация на вещества в покълнало семе
Покълването на семената се съпровожда от сложни биохимични и анатомо-физиологични процеси. Веднага щом водата започне да тече в семената, дишането рязко се увеличава в тях и се активират ензими. Под тяхно влияние резервните хранителни вещества се хидролизират, превръщайки се в подвижна, лесно усвоима форма. Мазнините и нишестето се превръщат в органични киселини и захари, протеините в аминокиселини. Преминавайки в ембриона от органите за съхранение, хранителните вещества стават субстрат за процесите на синтез, които започват в него, предимно нови нуклеинови киселини и ензимни протеини, необходими за началото на растежа. Общото количество азотни вещества остава на същото ниво, дори когато настъпва енергийното разграждане на протеините, тъй като се натрупват аминокиселини и аспаргин.
Съдържанието на нишесте рязко намалява, но количеството на разтворимите захари не се увеличава. Захарта се изразходва за процеса на дишане, който протича много енергично в покълващото семе. В резултат на дишането се образуват богати на енергия съединения - АДФ и АТФ, отделят се въглероден диоксид, вода и топлинна енергия. Част от захарите се изразходват за образуването на фибри и хемицелулози, необходими за изграждането на нови клетъчни мембрани.
Значително количество минерални вещества, присъстващи в семената, остава постоянно по време на покълването. Катионите, открити в семената, регулират колоидните химични процеси и осмотичното налягане в новите клетки.
Влиянието на запасите от хранителни вещества в семената върху развитието на разсада
Растежът на ембриона и превръщането му в разсад възниква поради разделянето и растежа на неговите клетки. Колкото по-големи са семената, толкова повече запасни вещества съдържат и толкова по-добре расте разсадът.
Мишена:Определете експериментално дали размерът на семената влияе върху растежа на разсада.
Какво правим:Засейте най-едрите грахови семена в един съд с пръст, а дребните в друг. След известно време сравнете разсада.
Резултатът е очевиден.
Заключение:Големите семена се развиват в по-мощни растения, които дават най-висок добив. Има все повече и повече клетки, тъй като те получават хранителни вещества, растат и се делят отново.
Мишена:Нека емпирично проверим твърдението, че за растеж, особено в началото, разсадът използва вещества, съхранявани в самите семена.
Какво правим:Вземаме набъбнали семена от фасул с еднакъв размер и премахваме един котиледон (1) от едно семе, 1,5 котиледона (2) от друго и оставяме двата котиледона (3) от третото за контрола.
Всички ги поставяме в контейнери, както е показано на фигурата.
След 8-10 дни.
Какво виждаме:Прави впечатление, че разсад с два котиледона се оказа по-голям и по-силен от разсад с един котиледон или разсад с половин котиледон.
Заключение:По този начин високото качество на семената е необходимо условие за получаване на добра реколта.
Период на покой на растенията
Периодът на покой е необходимо условие за покълването на семената. Покойът може да бъде принудителен, поради липсата на необходимите условия за поникване (температура, влажност). Пример за латентност на семената са сухите семена.
Органичният покой се определя от свойствата на самото семе. Терминът „мир” има условно значение. В повечето случаи в такива семена протичат метаболитни процеси (дишане, понякога растеж на ембриони), но покълването се инхибира. Семената, които са в органичен покой, дори и при благоприятни за поникване условия не покълват изобщо или поникват слабо.
Способността на семената да бъдат в принудителен или органичен покой е разработена в растенията в процеса на еволюция като средство за оцеляване на сезон, неблагоприятен за растеж на разсад. По този начин се създава запас от семена в почвата.
Основните причини, които предотвратяват покълването на семената:
- водоустойчивост на кората, поради наличието в нея на палисаден слой от дебелостенни клетки, кутикула (водоустойчив восъчен филм);
- наличието в перикарпа на вещества, които инхибират (забавят) покълването;
- недоразвитие на ембриона;
- физиологичен механизъм на инхибиране на покълването.
Време за засяване и дълбочина на полагане на семената
Дълбочината на полагане на семената зависи от техния размер. Колкото по-големи са семената, толкова по-дълбоко се засяват. Големите семена имат повече резервни хранителни вещества и са достатъчни за развитието и растежа на разсада, докато излизат от голяма дълбочина.
Дребните семена се засяват на дълбочина - до 2 см, средните - от 2 до 4 см, а едрите семена - от 4 до 6 см.
Дълбочината на полагане на семената също зависи от свойствата на почвата. Семената се засаждат по-дълбоко в песъчливи почви, отколкото в глинести почви. Горните слоеве на рохкави песъчливи почви изсъхват бързо и когато се засаждат плитко, семената не получават достатъчно влага. На гъсти глинести почви има достатъчно влага в горните слоеве, но има малко въздух в долните слоеве. При дълбоко засаждане семената се задушават, защото им липсва кислород.
Семената на цъфтящите растения се различават по форма и размер: те могат да достигнат няколко десетки сантиметра (палмови дървета) и да бъдат почти неразличими (орхидеи, метла).
Форма: сферична, удължена сферична, цилиндрична. Благодарение на тази форма се осигурява минимален контакт на повърхността на семената с околната среда. Това позволява на семената по-лесно да понасят неблагоприятните условия.
Структура на семето
Външната страна на семето е покрита със семенна обвивка. Повърхността на семената обикновено е гладка, но може да бъде и грапава, с бодли, ребра, власинки, папили и други израстъци на обвивката на семената. Всички тези образувания са адаптация към разпръскване на семена.
На повърхността на семената се вижда белег и поленов проход. Ребро- следа от дръжката, с помощта на която семето е прикрепено към стената на яйчника, преминаване на поленисе съхранява като малка дупка в обвивката на семето.
Основната част от семето се намира под кожата. ембрионМного растения имат специализирана тъкан за съхранение в семената си - ендосперм.В онези семена, които нямат ендосперм, хранителните вещества се отлагат в котиледоните на ембриона.
Структурата на семената на едносемеделните и двусемеделните растения не е еднаква. Типично двусемеделно растение е фасулът, а типично едносемеделно растение е ръжта.
Основната разлика в структурата на семената на едносемеделните и двусемеделните растения е наличието на два котиледона в ембриона при двусемеделните растения и един при едносемеделните растения.
Функциите им са различни: при семената на двусемеделните котиледоните съдържат хранителни вещества, те са дебели и месести (боб).
При едносемеделните единственият котиледон е скутелумът - тънка пластина, разположена между ембриона и ендосперма на семето и плътно прилепнала към ендосперма (ръж). Когато семето покълне, клетките на скутелума абсорбират хранителни вещества от ендосперма и ги доставят на ембриона. Вторият котиледон е намален или липсва.
Условия за покълване на семената
Семената на цъфтящи растения могат да издържат на неблагоприятни условия за дълго време, запазвайки ембриона. Семената с жив ембрион могат да покълнат и да дадат началото на ново растение, което се нарича; покълнали.Стават семена с мъртъв ембрион не покълвате не могат да покълнат.
За покълването на семената е необходим набор от благоприятни условия: наличието на определена температура, вода, достъп на въздух.
температура. Диапазонът от температурни промени, при които семената могат да покълнат, зависи от техния географски произход. „Северняците“ се нуждаят от по-ниска температура от хората от южните страни. Така семената на пшеницата покълват при температури от 0° до +1°C, а семената на царевицата - при + 12°C. Това трябва да се има предвид при определяне на сроковете за сеитба.
Второто условие за покълване на семената е наличие на вода. Само добре навлажнени семена могат да покълнат. Нуждата от вода за набъбване на семената зависи от състава на хранителните вещества. Семената, богати на протеини (грах, боб), абсорбират най-голямо количество вода, а семената, богати на мазнини (слънчоглед) абсорбират най-малко вода.
Водата, проникваща през семенния отвор (отвор за прашец) и през обвивката на семето, изважда семето от латентно състояние. Първо, рязко се учестява дишането и се активират ензимите. Под въздействието на ензими резервните хранителни вещества се превръщат в подвижна, лесно смилаема форма. Мазнините и нишестето се превръщат в органични киселини и захари, а протеините в аминокиселини.
Дишащи семена
Активното дишане на набъбващите семена изисква достъп до кислород. По време на дишането се генерира топлина. Суровите семена имат по-активно дишане от сухите семена. Ако суровите семена се сгънат в дебел слой, те бързо се нагряват и техните ембриони умират. Следователно само сухи семена се изсипват в склада и се съхраняват в добре проветриви помещения. За сеитба трябва да се избират по-едри и пълноценни семена без примеси на плевелни семена.
Семената се почистват и сортират с помощта на сортиращи и зърночистачни машини. Преди сеитба се проверява качеството на семената: кълняемост, жизнеспособност, влага, нападнатост от неприятели и болести.
При сеитба е необходимо да се вземе предвид дълбочината на полагане на семената в почвата. Малките семена трябва да се засяват на дълбочина 1-2 см (лук, моркови, копър), големите - на дълбочина 4-5 см (боб, тиква). Дълбочината на полагане на семената също зависи от вида на почвата. В песъчливи почви сеят малко по-дълбоко, а в глинести - по-плитко. При наличието на набор от благоприятни условия, покълналите семена започват да покълват и дават началото на нови растения. Младите растения, които се развиват от семенен ембрион, се наричат разсад.
В семената на всяко растение покълването започва с удължаване на ембрионалния корен и излизането му през поленовия проход. В момента на поникване ембрионът се храни хетеротрофно, използвайки запасите от хранителни вещества, съдържащи се в семето.
При някои растения при поникването котиледоните се изнасят над повърхността на почвата и стават първите асимилационни листа. Това над земятатип покълване (тиква, клен). При други котиледоните остават под земята и са източник на храна за разсада (грах). Автотрофното хранене започва след появата на издънки със зелени листа над земята. Това под земятавид покълване.
