KALIVOST: STRUKTURA SEMENA, POSTOPEK, VRSTE - BIOLOGIJA - 2025

Kalivost je postopek, po katerem je vsebnost zarodkov v semen semenke rastlin razvija povzroči nov obrat, ki je označen z izboklino korena navzven testa ali seedcoat.

V rastlinskem kraljestvu so spermatofiti skupina rastlin, znanih kot "višje rastline", ki imajo določilno značilnost pridelave semen kot rezultat njihovega spolnega razmnoževanja, od koder dobi svoje ime, saj "sperma" v grščini pomeni seme.

Kalivost dvodomne rastline (Vir: MAKY.OREL prek Wikimedia Commons)

Skupino spermatofitov sestavljajo cvetoče rastline ali angiospermi in necvetoče rastline ali gymnosperms, ki dajejo semena, zaprta znotraj strukture, imenovane "jajčnik", ali golih semen.

Kalivost semena, ne glede na njegovo vrsto, lahko razumemo kot niz zaporednih korakov, ki naredijo mirovanje ali mirujoče seme z nizko vsebnostjo vode, kažejo povečanje njegove splošne presnovne aktivnosti in začnejo tvorbo sadike iz zarodka v notranjosti.

Točen trenutek, ko se kalivost konča in začne rast, je zelo težko določiti, saj je kalivost natančno opredeljena kot ruptura semenske prevleke, ki je že sama po sebi posledica rasti (delitev in raztezanje celic) .

Na proces kalitve vpliva več dejavnikov, med njimi je veliko endogenih (sposobnost preživetja, stopnja razvoja zarodka itd.) In eksogenih (na primer razpoložljivost vode, temperature in atmosferske sestave).

Struktura semen

Rastline angiosperma imajo seme z relativno preprosto strukturo, saj so sestavljene iz zarodka (produkta oploditve jajčne celice s cvetnim prahom), ki je obdan s pokrovom, imenovanim "zarodna vreča", ki izhaja tudi iz procesa oploditve.

Semena dlake je znana kot testa in je produkt razvoja notranjih površin ovola. Zarodek se hrani s snovjo, v katero je potopljen, endospermom, ki lahko postane tudi rudimentarno tkivo pri tistih rastlinah s kotiledoni.

Kotiledoni so primarni listi, ki lahko izpolnjujejo prehranske funkcije za zarodek in lahko poskrbijo za fotosintezo sadike, ki nastane, ko seme kali.

Količina rezervne snovi je med semeni zelo različna, zlasti glede sestave beljakovin, maščob in ogljikovih hidratov. Vendar je glavna hranilna snov v večjih ali manjših količinah semen običajno škrob.

Zarodek je temeljna struktura semena. Lahko ga obravnavamo kot "miniaturno rastlino" in je sestavljen iz radiča, plumule ali epikotila (zgoraj, kjer so kotiledoni), enega ali več kotiledonov in hipokotila (pod kotiledoni).

Iz radikala se naknadno oblikuje koren, ki je podzemni del rastline; pozneje bo epikotil glavna os stebla v zračnem delu; medtem ko je hipokotil tisti del zarodka, ki združi radikel s plumulo ali epikotilom, to je, ki združuje steblo s korenino v odrasli rastlini.

Pomembno je opozoriti, da je v naravi zelo raznoliko seme, zlasti glede na velikost, obliko, barvo in splošno strukturo, ne da bi upoštevali njihove notranje fiziološke značilnosti.

Postopek (faze)

Vsa zrela semena so v stanju mirovanja, pri čemer lahko te razmnoževalne strukture zdržijo daljša obdobja, v katerih ne obstajajo ugodni pogoji za kalitev.

Mirovanje semena se obrne ob prisotnosti vode, primerne atmosferske sestave in temperature (seveda odvisno od vrste semena).

Ko mine, ko postane mirovanje, vključuje procese, ki so običajni v fiziologiji rastlin:

- dihanje

- absorpcija vode

- pretvorba "hrane" v topne snovi

- sintezo encimov in hormonov

- presnova dušika in fosforja

- premestitev ogljikovih hidratov, hormonov, vode in mineralov proti meristemom in

- tvorba tkiv.

Vendar so rastlinski fiziologi opredelili tri posebne faze, ki so: imbibicija, raztezanje celic in povečanje števila celic (celična delitev), odvisno od različnih genetskih in molekularnih dogodkov.

Vžiganje

Vsebnost vode v zrelem semenu je občutno nizka, kar daje prednost metabolični letargičnosti tkiv znotraj. Tako je prvi korak pri kalitvi semena absorbcija vode, ki je znana kot imbibicija.

Z imbibicijo se povrne turgor zarodkovnih celic, ki so bile predhodno plazmolizirane zaradi majhnosti skoraj praznih vakuolov.

V prvih urah te faze v semenih ni opaziti kemičnih sprememb, kakor tudi nobene vrste aktivnosti, povezane z raztezkom ali podaljševanjem celičnih sten itd.

Kmalu zatem hidracija tkiv (pod ugodnimi pogoji atmosfere in temperature) omogoča aktiviranje organelov in celičnih encimov, zlasti mitohondrijev. Ta aktivacija spodbuja tudi sintezo hormonov in beljakovin, potrebnih za nadaljnje dogodke.

Raztezek in povečanje števila celic (delitev)

Po nekaj urah imbibicije (odvisno od stopnje izsušitve semen) je mogoče razpoznati raztezek celic, ki pripadajo radiku, ki omogočajo, da se ta struktura razširi in izstopi s površine, ki jo pokriva.

Prve delitve celic se pojavijo v koreninskem meristemu, in sicer ravno v času, ko radiček "razbije" tkivo, ki ga pokriva. V tem času opazimo nekatere citološke spremembe, na primer izrazitejši videz jedra vsake celice.

Faze kalitve semena A. thaliana (Vir: Alena Kravchenko preko Wikimedia Commons)

Semena testa ali testa se prečka ali lomi primarni koren, ki ga predstavlja radič, po katerem hipokotiledozna os nadaljuje postopek raztezanja. Kotiledoni ostanejo znotraj tega procesa znotraj teste, ne glede na vrsto kalivosti.

Medtem ko ta proces poteka, je prehrana zarodnih celic odvisna od aktivnosti encimov, ki so odgovorni za razgradnjo ogljikovih hidratov in rezervnih maščob v endospermu in / ali kotilidonih, pri čemer je aktivnost popolnoma odvisna od prejšnjega postopka imbibiranja.

Vrste kalivosti

Vrste kalivosti so bile določene glede na usodo kotiledonov, ko sadika nastane iz zarodka. Dve najbolj znani vrsti sta kalivost epigena in hipogealna kalitev.

Diagram procesa kalitve semena graha (Vir: Germina.svg: * Germina.png: Kat1992izvedbeno delo: Begoonderivativno delo: Begoon prek Wikimedia Commons)

Epigealno kalitev

Pojavlja se pri številnih lesnatih rastlinah, vključno z gimnospermi, za njih pa so značilni kotiledoni, ki izhajajo iz zemlje kot "potisnjeni" iz podolgovatega epikotila.

Hipogealna kalitev

Pojavi se, ko ostanejo kotiledoni v podzemnem delu, medtem ko epikotil raste pokončno in iz njega se razvijejo fotosintetski listi. Pogost je za številne vrste rastlin, saj so primeri javorja, kostanja in gume.

Reference

1. Bewley, JD (1997). Kalivost semena in dormancy. Rastlinska celica, 9 (7), 1055.
2. Copeland, LO, & McDonald, MF (2012). Načela znanosti in tehnologije o semenih. Springer Science & Business Media.
3. Nabors, MW (2004). Uvod v botaniko (št. 580 N117i). Pearson.
4. Srivastava, LM (2002). Kalivost semen, mobilizacija rezerv za hrano in semena v mirovanju. Rast in rast rastlin: hormoni in okolje. Academic Press: Cambridge, MA, 447-471.
5. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, Murphy, A. (2015). Fiziologija in razvoj rastlin.
6. Toole, EH, Hendricks, SB, Borthwick, HA, & Toole, VK (1956). Fiziologija kalitve semen. Letni pregled fiziologije rastlin, 7 (1), 299–324.
7. Tuan, PA, Sun, M., Nguyen, TN, Park, S., & Ayele, BT (2019). Molekularni mehanizmi kalivosti semen. V vzklitih zrnih (str. 1-24). AACC International Press.